DE10392854B4 - Method, system and calibration wafer for calibrating temperature measuring devices in heat treatment chambers - Google Patents

Method, system and calibration wafer for calibrating temperature measuring devices in heat treatment chambers Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Kalibrieren einer Temperaturmeßvorrichtung (27), umfassend: Abstrahlen von Lichtenergie von einer Kalibrierungslichtquelle (23) auf einen Wafer (14), welcher aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist, während der Wafer (14) erwärmt wird; Erfassen der abgestrahlten Menge der Lichtenergie, welche durch den Wafer (14) durchgelassen wird; Bestimmen der Temperatur des Wafers (14) auf Basis der Menge der durchgelassenen Lichtenergie, welche erfaßt wird; und Kalibrieren der Temperaturmeßvorrichtung (27), welche die Temperatur des Wafers (14) auf Basis der Temperatur misst, welche anhand der Menge der Lichtenergie, welche durch den Wafer (14) durchgelassen wird, bestimmt wird.A method of calibrating a temperature measuring device (27), comprising: radiating light energy from a calibration light source (23) onto a wafer (14) made of a semiconductor material while heating the wafer (14); Detecting the radiated amount of the light energy transmitted through the wafer (14); Determining the temperature of the wafer (14) based on the amount of transmitted light energy being detected; and calibrating the temperature measuring device (27) which measures the temperature of the wafer (14) based on the temperature determined from the amount of light energy transmitted through the wafer (14).

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine Wärmebehandlungskammer bezeichnet gemäß Verwendung in der vorliegenden Schrift eine Vorrichtung, welche Gegenstände, wie etwa Halbleiterwafer, rasch erwärmt. Derartige Vorrichtungen umfassen typischerweise eine Substrathalterung zum Halten eines oder mehrerer Halbleiterwafer und eine Energiequelle zum Erwärmen der Wafer, wie etwa Heizlampen und/oder eine elektrische Widerstandsheizung. Während einer Wärmebehandlung werden die Halbleiterwafer unter kontrollierten Bedingungen gemäß einer vorbestimmten Temperaturvorschrift erwärmt.A heat treatment chamber, as used herein, refers to a device that rapidly heats objects, such as semiconductor wafers. Such devices typically include a substrate holder for holding one or more semiconductor wafers and an energy source for heating the wafers, such as heat lamps and / or electrical resistance heating. During a heat treatment, the semiconductor wafers are heated under controlled conditions according to a predetermined temperature specification.

Viele Halbleitererwärmungsverfahren erfordern, daß ein Wafer auf hohe Temperaturen erwärmt wird, so daß verschiedene chemische und physikalische Umwandlungen erfolgen können, wenn aus dem Wafer eine Vorrichtung hergestellt wird. Beispielsweise werden bei einer raschen Wärmebehandlung Halbleiterwafer typischerweise durch eine Anordnung von Lampen für Zeitspannen, welche typischerweise weniger als einige Minuten betragen, auf Temperaturen von etwa 300°C bis etwa 1200°C erwärmt. Bei diesen Verfahren ist es ein Hauptziel, die Wafer möglichst gleichmäßig zu erwärmen.Many semiconductor heating techniques require that a wafer be heated to high temperatures so that various chemical and physical transformations can occur when fabricating a device from the wafer. For example, in a rapid heat treatment, semiconductor wafers are typically heated to temperatures of about 300 ° C to about 1200 ° C by an array of lamps for periods of time, which are typically less than a few minutes. In these methods, a major goal is to heat the wafers as evenly as possible.

Bei der raschen Wärmebehandlung eines Halbleiterwafers ist es wünschenswert, die Wafertemperatur zu überwachen und zu regeln. Insbesondere ist es für sämtliche der Hochtemperatur-Waferverfahren von gegenwärtigem und vorhersehbarem Interesse wichtig, daß die wahre Temperatur des Wafers mit hoher Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Geschwindigkeit bestimmt wird. Die Fähigkeit, die Temperatur eines Wafers genau zu messen, ist mit einem direkten Gewinn hinsichtlich der Güte und Größe der hergestellten integrierten Schaltung verbunden.In the rapid heat treatment of a semiconductor wafer, it is desirable to monitor and control the wafer temperature. In particular, it is important for all of the high temperature wafer processes of present and foreseeable interest that the true temperature of the wafer be determined with high accuracy, repeatability and speed. The ability to accurately measure the temperature of a wafer is associated with a direct gain in the quality and size of the integrated circuit produced.

Eine der bedeutendsten Herausforderungen bei Wafererwärmungssystemen ist die Fähigkeit, die Temperatur von Substraten während des Erwärmungsvorgangs genau zu messen. In der Vergangenheit wurden verschiedene Hilfsmittel und Vorrichtungen zum Messen der Temperatur von Substraten in Wärmebehandlungskammern entwickelt. Derartige Vorrichtungen umfassen beispielsweise Pyrometer, Thermoelemente, welche das Substrat direkt berühren oder welche neben dem Substrat angeordnet sind, und die Verwendung von Laserinterferenz.One of the most significant challenges in wafer heating systems is the ability to accurately measure the temperature of substrates during the heating process. Various tools and devices for measuring the temperature of substrates in heat treatment chambers have been developed in the past. Such devices include, for example, pyrometers, thermocouples which directly contact the substrate or which are located adjacent the substrate, and the use of laser interference.

Um Pyrometer in einer Wärmebehandlungskammer zu verwenden, müssen die Pyrometer generell kalibriert werden. Infolgedessen gibt es gegenwärtig verschiedene Kalibrationsverfahren, um die Temperaturmeßwerte der Pyrometer mit einem absoluten und genauen Temperaturvergleichswert abzugleichen. Der gegenwärtige Stand der Technik und das am meisten verwendete Verfahren zum Kalibrieren von Pyrometern in Wärmebehandlungskammern ist es, in den Kammern einen Halbleiterwafer anzuordnen, welcher ein in den Wafer eingebettetes Thermoelement aufweist. Die Temperaturmessungen von dem Thermoelement werden mit den Temperaturmeßwerten verglichen, welche von den Temperaturmeßvorrichtungen erhalten werden, und jede Abweichung wird durch Kalibrieren ausgeglichen.To use pyrometers in a heat treatment chamber, the pyrometers must generally be calibrated. As a result, there are currently various calibration methods to compare the temperature readings of the pyrometers with an absolute and accurate temperature comparison value. The current state of the art and the most commonly used method for calibrating pyrometers in heat treatment chambers is to place in the chambers a semiconductor wafer having a thermocouple embedded in the wafer. The temperature measurements from the thermocouple are compared with the temperature readings obtained from the temperature measuring devices, and any deviation is compensated by calibration.

Obgleich dieses Verfahren gut zum Kalibrieren von Temperaturmeßvorrichtungen, wie etwa Pyrometern, geeignet ist, erfordert dieses eine erhebliche Zeitspanne, um die Instrumente zu kalibrieren. Daher besteht gegenwärtig ein Bedarf im Hinblick auf ein Verfahren zum sehr raschen Kalibrieren von Pyrometern in Wärmebehandlungskammern, ohne eine erhebliche Leerzeitspanne zu verursachen. Insbesondere besteht ein Bedarf im Hinblick auf ein Verfahren zum Kalibrieren von Pyrometern in Wärmebehandlungskammern, ohne die Kammer öffnen zu müssen, um die Unversehrtheit und Reinheit der Kammer aufrechtzuerhalten. Ferner besteht ein Bedarf im Hinblick auf ein einfaches Verfahren zum Kalibrieren von Pyrometern in Wärmebehandlungskammern, welches routinemäßig als reguläre Prüfung verwendet werden kann, um nachzuweisen, daß das optische Pyrometriesystem einwandfrei funktioniert.Although this method is well suited for calibrating temperature measuring devices, such as pyrometers, it requires a considerable amount of time to calibrate the instruments. Therefore, there is currently a need for a method of very rapidly calibrating pyrometers in heat treatment chambers without causing a significant idle time margin. In particular, there is a need for a method of calibrating pyrometers in heat treatment chambers without having to open the chamber in order to maintain the integrity and cleanliness of the chamber. Further, there is a need for a simple method of calibrating pyrometers in heat treatment chambers, which can be routinely used as a regular test to prove that the optical pyrometry system is functioning properly.

Aus der Druckschrift US 6 160 242 A ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Temperatur eines Halbleiterwafers in einer Behandlungskammer in der Gegenwart eines strahlungsabsorbierenden Gases bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Temperaturmessvorrichtung, die eine Menge an elektromagnetischer Strahlung messen kann, die vom erhitzten Wafer abgestrahlt wird. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Gasmessvorrichtung, die die Menge des Gases in der Kammer messen kann.From the publication US Pat. No. 6,160,242 A For example, an apparatus and method for determining the temperature of a semiconductor wafer in a processing chamber in the presence of a radiation-absorbing gas is known. The apparatus includes a temperature measuring device that can measure an amount of electromagnetic radiation emitted from the heated wafer. In addition, the device includes a gas measuring device that can measure the amount of gas in the chamber.

Aus der Druckschrift US 6 561 694 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Temperaturmessungen bekannt. Die Temperaturmessungen werden mit einem ersten Strahlungsdetektor durchgeführt, der Wärmestrahlung von einem Referenzträger aufnimmt. Gemäß dem Verfahren wird in einem Schritt der Referenzträger erhitzt, auf dem eine Referenzprobe mit einer bekannten Schmelzpunkttemperatur angeordnet ist, bis oder über den Schmelzpunkt der Referenzprobe. Außerdem wird während des Erhitzens, während des Abkühlens oder während des Erhitzens und des Abkühlens die Wärmestrahlung des Referenzträgers gemessen. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Vergleichens eines Bereichs einer gleichbleibenden Intensität der Wärmestrahlung, der bei den Messungen auftritt, mit der bekannten Schmelzpunkttemperatur.From the publication US 6 561 694 B1 For example, a method and apparatus for calibrating temperature measurements is known. The temperature measurements are carried out with a first radiation detector, which receives heat radiation from a reference carrier. According to the method is in one step the reference carrier is heated, on which a reference sample having a known melting point temperature is arranged, to or above the melting point of the reference sample. In addition, during heating, during cooling or during heating and cooling, the heat radiation of the reference carrier is measured. The method further includes the step of comparing a region of constant intensity of heat radiation that occurs in the measurements with the known melting point temperature.

Aus der Druckschrift US 5 156 461 A ist ein pyrometerbasierter Temperatursensor zum gleichzeitigen Messen der Temperatur eines Halbleiterwafers und zum Kompensieren von Emissionseffekten bekannt. Das Pyrometer misst die vom erhitzten Halbleiterwafer abgestrahlte Strahlungsenergie und die vom Halbleiterwafer reflektierten kohärenten Lichtstrahlen. Daraus erzeugt der Temperatursensor hochwertige Messungen der Halbleitertemperatur während der Herstellung.From the publication US 5 156 461 A For example, a pyrometer-based temperature sensor is known for simultaneously measuring the temperature of a semiconductor wafer and compensating for emission effects. The pyrometer measures the radiant energy radiated from the heated semiconductor wafer and the coherent light rays reflected from the semiconductor wafer. From this, the temperature sensor generates high-quality measurements of the semiconductor temperature during production.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Temperaturmeßvorrichtung in einer Wärmebehandlungskammer. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Anordnens eines Kalibrationswafers in der Wärmebehandlungskammer. Lichtenergie wird von einer Kalibrierungslichtquelle auf den Kalibrationswafer abgestrahlt, während der Kalibrationswafer in der Wärmebehandlungskammer erwärmt wird. Beispielsweise kann der Wafer unter Verwendung von Lichtenergie und/oder durch Verwenden einer elektrischen Widerstandsheizung erwärmt werden. Die Menge der von der Kalibrierungslichtquelle abgestrahlten Lichtenergie, welche durch den Kalibrationswafer durchgelassen wird, wird erfaßt. Die Temperatur des Kalibrationswafers wird sodann auf Basis der Menge des durchgelassenen Lichts, welche erfaßt wird, bestimmt.The present invention relates to a method of calibrating a temperature measuring device in a heat treatment chamber. The method includes the steps of placing a calibration wafer in the heat treatment chamber. Light energy is radiated from a calibration light source onto the calibration wafer while the calibration wafer is heated in the heat treatment chamber. For example, the wafer may be heated using light energy and / or by using electrical resistance heating. The amount of the light energy radiated from the calibration light source, which is transmitted through the calibration wafer, is detected. The temperature of the calibration wafer is then determined based on the amount of transmitted light that is detected.

Anhand dieser Information kann die Temperaturmeßvorrichtung, welche in der Wärmebehandlungskammer enthalten ist, kalibriert werden. Die Temperaturmeßvorrichtung kann beispielsweise aus einem oder mehreren Pyrometern, einem oder mehreren Thermoelementen oder einer beliebigen anderen geeigneten Temperaturmeßvorrichtung bestehen.Based on this information, the temperature measuring device contained in the heat treatment chamber can be calibrated. The temperature measuring device may for example consist of one or more pyrometers, one or more thermocouples or any other suitable temperature measuring device.

Während des Ablaufs wird die Lichtenergie, welche durch den Kalibrationswafer durchgelassen wird, bei einer oder mehreren speziellen Wellenlängen erfaßt. Im allgemeinen kann sich die Wellenlänge im Infrarotbereich befinden. Beispielsweise kann die Wellenlänge von etwa 1 Mikrometer bis etwa 2 Mikrometer betragen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird durchgelassenes Licht gleichzeitig bei verschiedenen Wellenlängen erfaßt. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird jedoch eine erste Wellenlänge verwendet, um die Lichtmenge, welche bei niedrigeren Temperaturen durch den Wafer durchgelassen wird, zu erfassen, während eine zweite Wellenlänge verwendet wird, um die Lichtmenge zu bestimmen, welche bei höheren Temperaturen durch den Wafer durchgelassen wird. Beispielsweise kann die erste Wellenlänge kleiner als die zweite Wellenlänge sein. Die zweite Wellenlänge kann verwendet werden, um die Temperatur des Wafers bei Temperaturen, welche höher als etwa 700°C sind, zu bestimmen.During the process, the light energy transmitted through the calibration wafer is detected at one or more particular wavelengths. In general, the wavelength can be in the infrared range. For example, the wavelength may be from about 1 micron to about 2 microns. In one embodiment, transmitted light is detected simultaneously at different wavelengths. However, in an alternative embodiment, a first wavelength is used to detect the amount of light transmitted through the wafer at lower temperatures, while a second wavelength is used to determine the amount of light transmitted through the wafer at higher temperatures , For example, the first wavelength may be smaller than the second wavelength. The second wavelength may be used to determine the temperature of the wafer at temperatures higher than about 700 ° C.

Die Kalibrierungslichtquelle, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann eine kohärente Lichtquelle oder eine inkohärente Lichtquelle sein. Ein Beispiel einer kohärenten Lichtquelle ist beispielsweise ein Laser. Beispiele von inkohärenten Lichtquellen sind beispielsweise eine Wolfram-Halogenlampe oder eine Leuchtdiode.The calibration light source used in the present invention may be a coherent light source or an incoherent light source. An example of a coherent light source is, for example, a laser. Examples of incoherent light sources are, for example, a tungsten halogen lamp or a light-emitting diode.

Der Kalibrationswafer, welcher bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann sich ändern, abhängig von der speziellen Anwendung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Wafer ein Siliziumwafer. Um Interferenzeffekte zu vermindern und die Lichtmenge, welche durch den Kalibrationswafer durchgelassen wird, zu maximieren, kann der Kalibrationswafer reflexionsdämpfende Beschichtungen umfassen, welche auf einer oder beiden Oberflächen des Wafers aufgetragen sind. Für Messungen bei höheren Temperaturen kann der Kalibrationswafer ferner dünne Bereiche umfassen, wo die Durchstrahlungsmessungen vorgenommen werden und die Temperaturmeßvorrichtungen kalibriert werden.The calibration wafer used in the method of the present invention may vary, depending on the particular application. In one embodiment, the wafer is a silicon wafer. In order to reduce interference effects and maximize the amount of light transmitted through the calibration wafer, the calibration wafer may include reflection attenuating coatings deposited on one or both surfaces of the wafer. For higher temperature measurements, the calibration wafer may further include thin areas where the transmission measurements are made and the temperature measurement devices are calibrated.

Wenn der Kalibrationswafer einen dünnen Bereich umfaßt, kann der dünne Bereich gemäß verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann der Kalibrationswafer bei einem Ausführungsbeispiel eine Öffnung definieren. Der dünne Bereich kann ein dünnes Element umfassen, welches über der Öffnung angeordnet ist. Alternativ kann der dünne Bereich einstückig mit dem Rest des Wafers verbunden sein.If the calibration wafer comprises a thin area, the thin area can be made according to various methods. For example, in one embodiment, the calibration wafer may define an opening. The thin region may comprise a thin element disposed over the aperture. Alternatively, the thin region may be integrally connected to the remainder of the wafer.

Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der dünne Bereich beim Erwärmen infolge von Unterschieden der thermischen Eigenschaften zwischen dem dünnen Bereich und dem Rest des Wafers Temperaturgefälle erzeugen. Infolgedessen kann eine Beschichtung auf dem Kalibrationswafer angeordnet werden, welche geeignet ist, die Unterschiede der thermischen Eigenschaften zwischen dem dünnen Bereich und dem Rest des Wafers zu vermindern. Die Beschichtung kann aus einfachen oder mehrlagigen Filmen hergestellt werden. Die Beschichtung kann beispielsweise Silizium, Polysilizium und/oder Siliziumnitrid enthalten. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel kann der dünne Bereich mit einem Füllelement gefüllt sein, um thermisch wirksame Massenunterschiede zu vermindern. Das Füllelement kann aus Quarz oder Aluminiumoxid, wie etwa Saphir, hergestellt sein.In some embodiments, the thin region may generate temperature gradients when heated due to differences in thermal properties between the thin region and the remainder of the wafer. As a result, a coating can be placed on the calibration wafer, which is suitable to reduce the differences in thermal properties between the thin region and the remainder of the wafer. The coating can be made from single or multi-layered films. The coating may contain, for example, silicon, polysilicon and / or silicon nitride. In a particular embodiment, the thin region may be filled with a filler to reduce mass differences in thermal mass. The filler may be made of quartz or alumina, such as sapphire.

Es sei bemerkt, daß der Kalibrationswafer aus verschiedenen Materialien hergestellt werden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Kalibrationswafer beispielsweise aus einem im wesentlichen lichtundurchlässigen Material hergestellt sein. Lichtundurchlässige Materialien sind nützlich, wenn Pyrometer bei niedrigeren Temperaturen kalibriert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Kalibrationswafer ferner Bereiche umfassen, welche aus durchlässigen Materialien, wie etwa Silizium, hergestellt sind. Die Siliziumbereiche können verwendet werden, um die Durchstrahlung zu messen, während die lichtundurchlässigen Bereiche in Ausrichtung mit den Pyrometern angeordnet werden können.It should be noted that the calibration wafer can be made of different materials. For example, in one embodiment, the calibration wafer may be made of a substantially opaque material. Opaque materials are useful when calibrating pyrometers at lower temperatures. In this embodiment, the calibration wafer may further include regions made of transmissive materials, such as silicon. The silicon regions can be used to measure the transmission while the opaque regions can be aligned with the pyrometers.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Eine vollständige und nachvollziehbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung, welche die beste Ausführungsweise davon umfaßt, für gewöhnlich Fachkundige ist im Rest der Beschreibung unter Verweis auf die beigefügten Figuren genauer dargelegt, wobei:A complete and comprehensible disclosure of the present invention, which includes the best mode for practicing thereof, to those skilled in the art, is set forth in detail in the remainder of the specification with reference to the accompanying drawings, in which:

1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Systems zum Kalibrieren von Temperaturerfassungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist; 1 Figure 4 is a side view of one embodiment of a system for calibrating temperature sensing devices according to the present invention;

2 ein Kurvendiagramm ist, welches die Lichtmenge darstellt, welche durch einen Siliziumwafer bei verschiedenen Temperaturen und Wellenlängen durchgelassen wird; 2 is a graph illustrating the amount of light transmitted through a silicon wafer at various temperatures and wavelengths;

3 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Systems ist, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; 3 Figure 4 is a side view of one embodiment of a system made in accordance with the present invention;

4 eine perspektivische Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Systems ist, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; 4 Figure 3 is a perspective view of an alternative embodiment of a system made in accordance with the present invention;

5 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines Systems darstellt, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; 5 another alternative embodiment of a system made in accordance with the present invention;

die 6 bis 21 verschiedene Ausführungsbeispiele von Kalibrationswafern darstellen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind; undthe 6 to 21 illustrate various embodiments of calibration wafers made in accordance with the present invention; and

22 eine schematische Querschnittsansicht ist, welche mehrfache Reflexionen von Licht zwischen den Außenoberflächen eines Wafers darstellt. 22 Fig. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating multiple reflections of light between the outer surfaces of a wafer.

Eine wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und der Zeichnung soll gleiche bzw. analoge Merkmale bzw. Elemente der Erfindung darstellen.Repeated use of reference signs in the present specification and drawings is intended to represent the same or analogous features or elements of the invention.

Genaue Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleDetailed description of the preferred embodiments

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum genaueren Bestimmen und Regeln der Temperatur eines Gegenstands, insbesondere eines Halbleiterwafers, in einer Wärmebehandlungskammer während einer Wärmebehandlung. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System zum Kalibrieren von Temperaturmeßvorrichtungen, welche in Wärmebehandlungskammern enthalten sind, so daß die Wärmebehandlungskammer in wiederholbarerer Weise und genauer arbeitet. Beispielsweise ist es wichtig, daß Temperaturerfassungsvorrichtungen, welche in Wärmebehandlungskammern enthalten sind, die Temperatur von Halbleiterwafern genau messen, wenn diese erwärmt werden. Im Hinblick darauf sollten die Temperaturerfassungsvorrichtungen kalibriert werden, um zu gewährleisten, daß diese die Temperatur des Wafers genau verfolgen.The present invention relates to a method and system for more accurately determining and controlling the temperature of an article, in particular a semiconductor wafer, in a heat treatment chamber during a heat treatment. More particularly, the present invention relates to a method and system for calibrating temperature measuring devices contained in heat treatment chambers so that the heat treatment chamber operates in a more repeatable and accurate manner. For example, it is important that temperature sensing devices included in heat treatment chambers accurately measure the temperature of semiconductor wafers as they are heated. In view of this, the temperature sensing devices should be calibrated to ensure that they closely track the temperature of the wafer.

Generell umfaßt das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Kalibrieren von Temperaturerfassungsvorrichtungen, insbesondere von Strahlungserfassungsvorrichtungen, wie etwa Pyrometern, den Schritt des Anordnens eines Kalibrationswafers in einer Wärmebehandlungskammer. Eine Kalibrierungslichtquelle, welche in der Kammer angeordnet ist, ist geeignet eingerichtet, um Lichtenergie mit einer bekannten Wellenlänge auf den Wafer abzustrahlen. Auf der gegenüberliegenden Seite des Wafers ist ein Lichtdetektor angeordnet, welcher die Lichtmenge von der Kalibrierungslichtquelle, welche durch den Wafer durchgelassen wird, erfaßt. Diese Information wird verwendet, um eine Temperaturerfassungsvorrichtung zu kalibrieren, welche in der Kammer enthalten ist, welche während einer normalen Waferbehandlung verwendet wird.Generally, the method of the present invention for calibrating temperature sensing devices, particularly radiation sensing devices, such as pyrometers, includes the step of placing a calibration wafer in a heat treatment chamber. A calibration light source, which is arranged in the chamber is adapted to radiate light energy of a known wavelength on the wafer. On the opposite side of the wafer, a light detector is arranged, which detects the amount of light from the calibration light source, which is transmitted through the wafer. This information is used to calibrate a temperature sensing device contained within the chamber used during normal wafer processing.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine automatische Kalibration eines Temperaturmeßsystems durch einen automatisierten Ablauf, welcher mit einem Halblleiterwaferbehandlungssystem durchgeführt wird. Das Temperaturkalibrationsverfahren basiert auf einer örtlichen Messung der Durchstrahlung von Infrarotlicht durch den Halbleiterwafer. Die Waferbehandlungsvorrichtung umfaßt sowohl eine Vorrichtung zum Messen eines Signals, welches von dem Infrarotlicht, welches durch den Wafer durchgelassen wird, kommt, als auch ein Temperaturmeßsystem, wie etwa ein Pyrometersystem, welches bei einer normalen Behandlung zur Temperaturmessung und -regelung verwendet wird. Bekanntes Wissen über die Temperaturabhängigkeit der optischen Eigenschaften des Wafers, welcher für das Kalibrationsverfahren verwendet wird, wird mit dem gemessenen Infrarotdurchstrahlungssignal kombiniert, um die Wafertemperatur abzuleiten. Die Wafertemperatur wird verwendet, um ein Pyrometersystem oder eine andere Temperaturmeßvorrichtung zu kalibrieren.The present invention enables automatic calibration of a temperature measurement system by an automated process performed with a semiconductor wafer processing system. The temperature calibration method is based on a local measurement of the transmission of infrared light through the semiconductor wafer. The wafer processing apparatus includes both a device for measuring a signal coming from the infrared light transmitted through the wafer, and a temperature measuring system, such as a pyrometer system, used in a normal temperature measurement and control process. Known knowledge about the temperature dependence of the optical properties of the wafer used for the calibration process is combined with the measured infrared transmission signal to derive the wafer temperature. The wafer temperature is used to calibrate a pyrometer system or other temperature measuring device.

Die Intensität einer Lichtquelle auf einer Seite eines Kalibrationswafers wird moduliert, und ein Detektor auf der gegenüberliegenden Seite erfaßt ein Signal, welches zu der Lichtmenge, welche durch den Wafer durchgelassen wird, proportional ist. Das System umfaßt ein Verfahren zum Auswählen der Wellenlänge der beobachteten Strahlung. Das durchgelassene Signal hängt von der optischen Absorption in dem Wafer ab, welche ein Funktion der Temperatur ist. Infolgedessen kann die Wafertemperatur aus dem durchgelassenen Lichtsignal abgeleitet werden.The intensity of a light source on one side of a calibration wafer is modulated, and a detector on the opposite side detects a signal which is proportional to the amount of light transmitted through the wafer. The system includes a method for selecting the wavelength of the observed radiation. The transmitted signal depends on the optical absorption in the wafer, which is a function of temperature. As a result, the wafer temperature can be derived from the transmitted light signal.

Die Infrarotdurchlässigkeitsmessung wird derart abgestimmt, daß diese bei einer Position auf dem Wafer erfolgt, welche sich in dem Sichtfeld bzw. nahe bei dem Sichtfeld (innerhalb einiger Zentimeter) des Pyrometers oder einer anderen Temperaturmeßvorrichtung befindet. Wenn das System eine Waferdrehung ermöglicht, ist es ferner möglich, daß die Infrarotdurchlässigkeitsmessung bei dem gleichen Radius oder nahe bei dem gleichen Radius wie dem des Sichtfelds des Pyrometers bzw. der Temperaturvorrichtung, welches bzw. welche kalibriert wird, durchgeführt wird. Vorausgesetzt, daß die Waferdrehung mit einer Geschwindigkeit erfolgt, welche schnell genug ist, um eine winkelsymmetrische Temperaturverteilung zu erzeugen, ist die Temperatur, welche bei der Infrarotmessung gemessen wird, die gleiche wie die, welche durch das Pyrometer bei dem gleichen speziellen Radius aufgenommen wird. Bei einem Ausführungsbeispiel können die gleiche Faser bzw. die optischen Einrichtungen, welche zu dem Lichtdetektor zum Bestimmen der Infrarotlichtmenge, welche durch den Wafer durchgelassen wird, führen, zu dem Pyrometer führen, wie etwa durch optisches Teilen des Signals.The infrared transmission measurement is tuned to occur at a position on the wafer that is in the field of view or near the field of view (within a few centimeters) of the pyrometer or other temperature measuring device. Further, if the system permits wafer rotation, it is possible for the infrared transmission measurement to be performed at the same radius or near the same radius as that of the field of view of the pyrometer or temperature device being calibrated. Provided that the wafer rotation occurs at a speed fast enough to produce an angularly symmetric temperature distribution, the temperature measured in the infrared measurement is the same as that received by the pyrometer at the same particular radius. In one embodiment, the same fiber (s) leading to the light detector for determining the amount of infrared light transmitted through the wafer may lead to the pyrometer, such as by optically splitting the signal.

Eine Kalibration der Temperaturmeßvorrichtung kann durch einen automatischen Ablauf erfolgen, wobei Wafer automatisch eingelegt werden und eine Kalibrationsvorschrift den Wafer in einem vorgeschriebenen Temperaturzeitzyklus erwärmt und Daten durch das Infrarotdurchstrahlungssystem und das Pyrometersystem aufgenommen werden. Der Ablauf kann eine Stufe umfassen, auf welcher die Messung vorgenommen wird, wobei sich der Wafer auf einer Temperatur befindet, bei welcher dessen Durchlässigkeit bekannt ist und diese nicht sehr temperaturempfindlich ist. Dies ermöglicht, daß das Signal korrigiert wird, so daß die Durchlässigkeitsmessung nicht sehr empfindlich auf Änderungen der optischen Eigenschaften des Durchlässigkeitsmeßsystems oder des Kalibrationswafers reagiert.Calibration of the temperature measuring device may be accomplished by an automated process, with wafers automatically inserted and a calibration protocol heating the wafer in a prescribed temperature-time cycle and collecting data through the infrared transmission system and the pyrometer system. The process may include a step on which the measurement is taken, the wafer being at a temperature at which its permeability is known and it is not very temperature sensitive. This allows the signal to be corrected so that the transmission measurement is not very sensitive to changes in the optical properties of the transmission measurement system or the calibration wafer.

Das Durchstrahlungssignal wird durch einen Algorithmus, welcher die Eigenschaften des Wafers berücksichtigt, welcher für die Kalibration verwendet wird, als Temperatur interpretiert. Der Algorithmus kann Informationen über die Dicke des Wafers, die Wellenlänge des Lichts, welches zur Kalibration verwendet wird, und andere Parameter aufnehmen, welche dazu beitragen, die Genauigkeit des Temperaturwerts, welcher aus dem Durchstrahlungssignal abgeleitet wird, zu erhöhen.The transmission signal is interpreted as temperature by an algorithm which takes into account the properties of the wafer used for the calibration. The algorithm can capture information about the thickness of the wafer, the wavelength of light used for calibration, and other parameters that help increase the accuracy of the temperature value derived from the transmission signal.

Das Verfahren zum Kalibrieren der Temperaturmeßvorrichtungen kann ferner einen Schritt umfassen, in welchem Messungen, welche das Durchstrahlungssystem verwenden, erfolgen, bevor ein Wafer in die Wärmebehandlungskammer eingelegt wird. Das Verhältnis des Durchstrahlungssignals mit einem Wafer in Position, verglichen mit dem ohne Wafer, liefert einen Schätzwert der Durchlässigkeit des Wafers. Die gemessene Durchlässigkeit des Wafers kann sodann verwendet werden, um zu gewährleisten, daß ein einwandfreier Wafer eingelegt wurde, und um die Verschlechterung des Wafers zu prüfen. Das Durchstrahlungssignalniveau, wenn kein Wafer vorhanden ist, ist ferner ein nützlicher Indikator für den Zustand des optischen Systems für Durchlässigkeitsmessungen.The method for calibrating the temperature measuring devices may further comprise a step in which measurements using the transmission system take place before a wafer is placed in the heat treatment chamber. The ratio of the transmission signal to a wafer in position compared to that without wafer provides an estimate of the transmissivity of the wafer. The measured transmittance of the wafer can then be used to ensure that a proper wafer has been loaded and to test for the deterioration of the wafer. The transmission signal level when there is no wafer is also a useful indicator of the state of the optical system for transmission measurements.

Das Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung bieten verschiedene Vorteile und Vorzüge. Beispielsweise stellt die vorliegende Erfindung ein relativ einfaches Verfahren zum raschen Kalibrieren der Strahlungserfassungsvorrichtungen zur Verfügung. Die Kalibrationen können, wenn dies erwünscht ist, durch Anordnen eines Kalibrationswafers in der Wärmebehandlungskammer automatisch zwischen Wafern oder Wafergruppen durchgeführt werden. Ferner kann ein Kalibrationswafer unter Verwendung der gleichen Vorrichtung, welche die Wafer bewegt und befördert, in die Wärmebehandlungskammer eingelegt und aus dieser entnommen werden. The method and system of the present invention offer several advantages and benefits. For example, the present invention provides a relatively simple method for rapidly calibrating the radiation sensing devices. The calibrations may, if desired, be performed automatically by placing a calibration wafer in the heat treatment chamber between wafers or wafer groups. Further, a calibration wafer may be inserted and removed from the heat treatment chamber using the same apparatus that moves and conveys the wafers.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Kalibration von Strahlungserfassungsvorrichtungen in Wärmebehandlungskammern gemäß einem relativ einfachen Verfahren, welches keine wesentliche Störung des Betriebs der Kammer erfordert. Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um pyrometrische Einpunkt- oder Mehrpunktsysteme zu kalibrieren. Ferner ermöglichen das Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung eine Kalibration, ohne einen mit einem Thermoelement versehenen Wafer aufnehmen zu müssen, wie dies in der Vergangenheit der Fall war.The present invention enables the calibration of radiation detectors in heat treatment chambers according to a relatively simple process which does not require significant disturbance of the operation of the chamber. The present invention can be used to calibrate one or more point pyrometric systems. Further, the method and system of the present invention allow for calibration without having to accommodate a thermocoupled wafer as in the past.

In 3 ist nunmehr ein Ausführungsbeispiel in Form einer vereinfachten schematischen Darstellung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie dargestellt, umfaßt das System einen Halbleiterwafer 14 und eine Temperaturmeßvorrichtung 27, wie etwa ein Pyrometer, welche normalerweise verwendet wird, um die Temperatur des Wafers zu überwachen. Um die Temperaturmeßvorrichtung 27 zu kalibrieren, umfaßt das System ferner eine Kalibrierungslichtquelle 23, welche an einem bestimmten Ort Infrarotlicht auf den Wafer 14 abstrahlt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Wafers befindet sich ein Lichtdetektor 42, welcher die Menge des Infrarotlichts erfaßt, welche durch den Wafer 14 durchgelassen wird.In 3 Now, an embodiment in the form of a simplified schematic representation of the present invention is shown. As shown, the system comprises a semiconductor wafer 14 and a temperature measuring device 27 , such as a pyrometer, which is normally used to monitor the temperature of the wafer. To the temperature measuring device 27 To calibrate, the system further includes a calibration light source 23 , which at a certain place infrared light on the wafer 14 radiates. On the opposite side of the wafer is a light detector 42 , which detects the amount of infrared light passing through the wafer 14 is allowed through.

Messungen der Durchlässigkeit des Wafers können verwendet werden, um die Temperatur zu bestimmen, da der Absorptionskoeffizient α(λ, T) von Silizium eine Funktion der Wellenlänge λ der Strahlung und der Temperatur T ist. Die folgende Erörterung umfaßt die mathematischen Prinzipien, welche die Durchlässigkeitsmessungen mit α(λ, T) verknüpfen.Measurements of the transmissivity of the wafer can be used to determine the temperature since the absorption coefficient α (λ, T) of silicon is a function of the wavelength λ of the radiation and the temperature T. The following discussion includes the mathematical principles that link the transmission measurements to α (λ, T).

Ein allgemeiner Wafer weist verschiedene Eigenschaften auf, welche zu berücksichtigen sind. Die zwei Oberflächen des Wafers können verschiedene Reflexionswerte und Durchlässigkeitswerte aufweisen. Ferner können die Reflexionswerte der Oberflächen für Strahlung, welche von außerhalb des Wafers bzw. von innerhalb des Wafers auf diese trifft, verschieden sein. Wenn ein Wafer halbtransparent ist, beeinflussen mehrfache Reflexionen der verschiedenen Energiestrahlen, welche in dem Wafer laufen, dessen scheinbares Reflexionsvermögen R·(λ, T) und dessen scheinbare Durchlässigkeit S·(λ, T) gemäß Betrachtung von außerhalb des Wafers. Die zuletzt genannten Größen können durch optische Messungen direkt gemessen werden. Bei dem Kalibrationsverfahren kann S·(λ, T) gemessen werden, da diese Größe die temperaturempfindlichste ist (obgleich R·(λ, T) gleichfalls für Temperaturmessungen verwendet werden kann). In einigen Schriften wird R·(λ, T) als Reflexionswert und S·(λ, T) als Durchlässigkeitswert bezeichnet.A general wafer has various properties to be considered. The two surfaces of the wafer may have different reflectance values and transmission values. Further, the reflectance values of the surfaces for radiation striking them from outside the wafer or from within the wafer may be different. When a wafer is semi-transparent, multiple reflections of the various energy beams traveling in the wafer, its apparent reflectivity R x (λ, T), and its apparent transmission S x (λ, T), as viewed from outside the wafer. The latter quantities can be measured directly by optical measurements. In the calibration method, S x (λ, T) can be measured since this size is the most temperature sensitive (although R x (λ, T) can also be used for temperature measurements). In some documents, R x (λ, T) is referred to as the reflection value and S x (λ, T) as the transmittance value.

In der nachfolgenden Erörterung ist Tt die Durchlässigkeit der oberen Oberfläche des Wafers, Tb ist die Durchlässigkeit der unteren Oberfläche des Wafers, Rts ist das Reflexionsvermögen der oberen Oberseite des Wafers für Strahlung, welche von innerhalb des Substrats auf diese trifft, und Rbs ist das Reflexionsvermögen der unteren Oberfläche des Wafers für Strahlung, welche von innerhalb des Substrats auf diese trifft. Generell sind, wenn die einfallende Strahlung nicht lotrecht einfällt, sämtliche Eigenschaften Funktionen der Polarisationsebene der Strahlung. Die Größe A ist die Intensitätsdämpfung eines Strahls, welcher durch das Substrat läuft, welche gegeben ist durch A = exp(–α(λ, T)d/cosθ) (1) In the discussion below, T t is the transmittance of the upper surface of the wafer, T b is the transmittance of the lower surface of the wafer, R ts is the reflectivity of the upper surface of the wafer for radiation incident upon it from within the substrate, and R bs is the reflectivity of the lower surface of the wafer for radiation which strikes it from within the substrate. In general, if the incident radiation is not normal, all the properties are functions of the plane of polarization of the radiation. The quantity A is the intensity attenuation of a beam passing through the substrate given by A = exp (-α (λ, T) d / cos θ) (1)

Wobei d die Dicke des Substrats ist und θ der innere Laufrichtungswinkel ist. Der zuletzt genannte Winkel ist der Winkel der Richtung des Strahls und der Lotrechten zu der Waferoberfläche. Die scheinbare Durchlässigkeit des Wafers ist sodann durch den Ausdruck gegeben

Figure DE000010392854B4_0002
Where d is the thickness of the substrate and θ is the inner running direction angle. The latter angle is the angle of the direction of the beam and the perpendicular to the wafer surface. The apparent transmissivity of the wafer is then given by the term
Figure DE000010392854B4_0002

Das Signal, welches bei dem Photodetektor V(T) in der Vorrichtung gemessen wird, ist direkt proportional zu dieser Größe und zu der Intensität der Strahlung, welche von der Beleuchtungslichtquelle I0 auf den Wafer fällt. Die Beziehung lautet V(T) = CI0S·(λ, T) (3) The signal measured at the photodetector V (T) in the device is directly proportional to this magnitude and to the intensity of the radiation incident on the wafer from the illumination light source I 0 . The relationship is V (T) = CI 0 S · (λ, T) (3)

Wobei C eine Konstante ist, welche durch die optischen und elektronischen Einrichtungen beeinflußt wird, welche sich jedoch nicht mit der Wafertemperatur ändert. Um die Wafertemperatur abzuleiten, sollten die Wirkungen der unbekannten Größen, welche I0 und C umfassen, aus den Messungen eliminiert werden. Dies kann in mehreren Weisen erfolgen. Die optischen Eigenschaften der Waferoberflächen (wie etwa deren Reflexionswerte und Durchlässigkeitswerte) sollten gleichfalls berücksichtigt werden. Ein „Normierungsverfahren“ kann diese Aspekte berücksichtigen. Beispielsweise sind im folgenden zwei Ansätze beschrieben:

  • (a) Normieren bezüglich des Falls, daß der Wafer nicht in dem System vorhanden ist: In diesem Fall wird der Durchlässigkeitswert des Systems 1, da kein Wafer vorhanden ist, um Strahlung zu absorbieren oder zu reflektieren. Es kann ein Normierungssignal V00 gemessen werden, welches gegeben ist durch V00 = CI0 (4)
Where C is a constant which is affected by the optical and electronic devices, but which does not change with the wafer temperature. To derive the wafer temperature, the effects of the unknown quantities comprising I 0 and C should be eliminated from the measurements. This can be done in several ways. The optical properties of the wafer surfaces (such as their reflection and transmission values) should also be considered. A "standardization procedure" can take these aspects into account. For example, two approaches are described below:
  • (a) normalizing with respect to the case that the wafer is not present in the system: in this case, the transmittance value of the system becomes 1 because there is no wafer to absorb or reflect radiation. It can be measured a normalization signal V 00 , which is given by V 00 = CI 0 (4)

Durch Dividieren eines Signals V(T) eines „heißen Wafers“ durch V00 können die Wirkungen von C und I0 eliminiert werden. Die Wirkungen der anderen Größen in S·(λ, T) müssen jedoch weiterhin berücksichtigt werden. Dies kann durch Kenntnis der optischen Eigenschaften des verwendeten Wafers bewerkstelligt werden, wobei dies Tt, Tb, Rbs und Rts umfaßt. Im Hinblick darauf kann der Wafer, welcher bei dem Kalibrationsverfahren verwendet wird, derart ausgewählt werden, daß diese Größen durch Ausführen von Berechnungen auf Basis der bekannten Filmbeschichtungen auf den Oberflächen des Wafers bestimmt werden können. Die Berechnungen können ferner durch verschiedene optische Messungen, welche unter kontrollierten Bedingungen vorgenommen werden können, erweitert werden. Der Absorptionskoeffizient kann sodann durch Auflösen nach A in Gleichung 1 aus dem gemessenen Wert von S·(λ, T) erhalten werden. Wenn A bekannt ist, ist es möglich, eine Korrektur für die Wirkung der Waferdicke (welche gemessen wurde) vorzunehmen und α(λ, T) abzuleiten. Da die Funktion α(λ, T) bekannt ist, kann T abgeleitet werden. Dieser Ablauf ermöglicht es ferner, Korrekturen für Änderungen der Wellenlänge der Lichtquelle vorzunehmen. Das genaue Verfahren zum Verwirklichen dieses Ablaufs kann sich in Abhängigkeit von der Anwendung ändern. Beispielsweise kann man als ein Beispiel eine Matrixgruppe für S·(λ, T) mit Waferdicke und Quellenwellenlänge als Parametern und T als Variabler erzeugen und sodann einen Optimalwert für T hinsichtlich der Übereinstimmung mit dem gemessenen Wert von S·(λ, T) numerisch bestimmen.By dividing a signal V (T) of a "hot wafer" by V 00 , the effects of C and I 0 can be eliminated. However, the effects of the other quantities in S · (λ, T) still need to be considered. This can be done by knowing the optical properties of the wafer used, which includes T t , T b , R bs and R ts . In view of this, the wafer used in the calibration process can be selected such that these quantities can be determined by performing calculations based on the known film coatings on the surfaces of the wafer. The calculations can be further extended by various optical measurements which can be made under controlled conditions. The absorption coefficient can then be obtained by solving for A in Equation 1 from the measured value of S · (λ, T). If A is known, it is possible to make a correction for the effect of the wafer thickness (which has been measured) and derive α (λ, T). Since the function α (λ, T) is known, T can be derived. This process also makes it possible to make corrections for changes in the wavelength of the light source. The exact method of implementing this procedure may vary depending on the application. For example, as an example, one may generate a matrix group for S · (λ, T) with wafer thickness and source wavelength as parameters and T as a variable, and then numerically determine an optimum value for T in accordance with the measured value of S · (λ, T) ,

Die Größen Tt, Tb, Rbs und Rts können ihrerseits Temperatur- und Wellenlängenabhängigkeiten aufweisen. Genauigkeitshalber sollte dieser Effekt bei der analytischen Auswertung dadurch berücksichtigt werden, daß das bekannte Verhalten der Waferoberflächen explizit einbezogen wird. Wiederum sind die Korrekturen durch Verwenden optischer Standardverfahren der analytischen Auswertung zum Berechnen von Tt, Tb, Rbs und Rts als Funktionen von Wellenlänge und Temperatur möglich.The variables T t , T b , R bs and R ts may in turn have temperature and wavelength dependencies. For the sake of accuracy, this effect should be taken into account in the analytical evaluation by explicitly including the known behavior of the wafer surfaces. Again, the corrections are possible by using standard optical methods of analytical evaluation to calculate T t , T b , R bs and R ts as functions of wavelength and temperature.

(b) Normieren bezüglich des Falls, daß sich der Wafer in einem „kühlen“ Zustand befindet:
In diesem Fall wird das Normierungssignal V01 aufgenommen, nachdem der Kalibrationswafer in das System eingelegt wurde. V01 ist gegeben durch V01 = CI0S·(λ, Tkühl) (5) wobei S·(λ, Tkühl) die Waferdurchlässigkeit bei der „kühlen“ Temperatur ist. Diese Temperatur ist normalerweise eine beliebige Temperatur, bei welcher die Absorption in dem Wafer bei der Kalibrationswellenlänge vernachlässigbar ist. In dem Fall ist A ≈ 1, und man kann schreiben:

Figure DE000010392854B4_0003
(b) normalizing with respect to the case that the wafer is in a "cool" state:
In this case, the normalization signal V 01 is recorded after the calibration wafer is inserted into the system. V 01 is given by V 01 = CI 0 S · (λ, T cool ) (5) where S · (λ, T cool ) is the wafer permeability at the "cool" temperature. This temperature is normally any temperature at which the absorption in the wafer at the calibration wavelength is negligible. In this case A ≈ 1, and you can write:
Figure DE000010392854B4_0003

Wenn nun ein Signal V(T) eines „heißen Wafers“ unter Verwendung von V01 normiert wird, erhält man den Ausdruck

Figure DE000010392854B4_0004
Now, if a signal V (T) of a "hot wafer" is normalized using V 01 , the expression is obtained
Figure DE000010392854B4_0004

Vorausgesetzt, daß Tt und Tb nicht von der Temperatur abhängen, vereinfacht sich dies sodann zu

Figure DE000010392854B4_0005
Provided that T t and T b do not depend on the temperature, this then simplifies
Figure DE000010392854B4_0005

Eine weitere Vereinfachung kann durch Prüfen der Größenordnung des Produkts A2RtsRbs erfolgen, welches in Ausdruck 8 erscheint. Dieser Ausdruck ist aus zwei Gründen gewöhnlich sehr klein. Erstens muß für eine gute Temperaturempfindlichkeit eine angemessen starke Absorption in dem Wafer vorliegen, also sollte sich A deutlich unter 1 befinden. Zweitens kann ein Wafer ausgewählt werden, welcher bei der Durchlässigkeitsmessungswellenlänge relativ kleine Werte für das Reflexionsvermögen der Waferoberfläche aufweist. Dies kann getan werden, um das durchgelassene Lichtsignal zu maximieren. Ein weiterer praktisch bedeutsamer Punkt ist, daß der Interferenzeffekt, welcher zu beobachten ist, wenn kohärente Lichtquellen zur Beleuchtung verwendet werden, einige Probleme bei den Messungen verursacht. Durch Vorliegen eines sehr kleinen Werts für Rts oder Rbs können die oben genannten Probleme vermindert werden. Ferner ist selbst für einen einfachen Siliziumwafer Rts = Rbs ≈ 0,3, also RtsRbs ≈ 0,09. Somit ist der Term RtsRbs gewöhnlich << 1. Infolgedessen kann man die Näherung des Vernachlässigens dieses Terms, verglichen mit 1, in dem Nenner des Ausdrucks 8 vornehmen. Diese Vereinfachung führt zu einer einfachen Form für das Signal, wenn dieses bezüglich des „kühlen“ Zustands normiert wird

Figure DE000010392854B4_0006
vorausgesetzt, daß RtsRbs << 1 ist, kann sich der Ausdruck weiter vereinfachen zu
Figure DE000010392854B4_0007
Further simplification may be made by checking the magnitude of the product A 2 R ts R bs appearing in expression 8. This term is usually very small for two reasons. First, for a good temperature sensitivity, there must be a reasonably strong absorption in the wafer, so A should be well below 1. Second, a wafer can be selected which has relatively small values of reflectivity of the wafer surface at the transmission measurement wavelength. This can be done to maximize the transmitted light signal. Another practically significant issue is that the interference effect observed when coherent light sources are used for illumination causes some problems in the measurements. By having a very small value for R ts or R bs , the above problems can be alleviated. Furthermore, even for a simple silicon wafer, R ts = R bs ≈ 0.3, that is, R ts R bs ≈ 0.09. Thus, the term R ts R bs is usually << 1. As a result, one can make the approximation of neglecting this term compared to 1 in the denominator of Expression 8. This simplification results in a simple form for the signal when normalized with respect to the "cool" state
Figure DE000010392854B4_0006
provided that R ts R bs << 1, the expression can be further simplified
Figure DE000010392854B4_0007

Der Vorteil dieses Ansatzes ist, daß es, vorausgesetzt, daß bei Tt bzw. Tb keine bedeutende Temperaturabhängigkeit vorliegt, nicht notwendig ist, die optischen Eigenschaften der Waferoberflächen zu kennen. Dies kann die Temperaturinterpretation unempfindlicher gegen Änderungen der Eigenschaften von Beschichtungen auf dem Wafer und die Feinstruktur der Oberflächen machen.The advantage of this approach is that, given that there is no significant temperature dependence at T t or T b , it is not necessary to know the optical properties of the wafer surfaces. This can make the temperature interpretation less sensitive to changes in the properties of coatings on the wafer and the fine structure of the surfaces.

Die Frage, welcher Normierungsansatz besser ist, wird durch praktische Erwägungen bestimmt. Der Vorteil des Falls, daß die Messung vorgenommen wird, ohne daß der Wafer vorhanden ist, ist, daß man keine Interferenzeffekte zu fürchten braucht, welche ihren stärksten Einfluß in dem „kalten“ Zustand aufweisen. Der Vorteil des Vornehmens der Messung, wobei sich der Wafer in dem „kühlen“ Zustand befindet, ist, daß ein automatischer Ausgleich für jegliche kleinen Schwankungen der Oberflächenreflexionswerte, -durchlässigkeiten oder -feinstruktureffekte erfolgt.The question of which standardization approach is better is determined by practical considerations. The advantage of the case that the measurement is made without the wafer being present is that one need not fear any interference effects which have their strongest influence in the "cold" state. The advantage of making the measurement while the wafer is in the "cool" state is that it automatically compensates for any small variations in surface reflectance, transmittance, or fine-structure effects.

Die oben beschriebene analytische Auswertung basiert vollständig auf der Voraussetzung, daß das scheinbare Reflexionsvermögen und die scheinbare Durchlässigkeit durch Aufaddieren der Energiebeiträge berechnet werden können, welche durch die verschiedenen Strahlen entstehen, welche mehrfache Reflexionen durchlaufen, welche in 22 dargestellt sind. Diese Voraussetzung ist gültig, wenn keine Korrelation zwischen den elektrischen Feldern, welche mit diesen Strahlen verbunden sind, besteht. Dies ist der Fall, wenn die erfaßte Strahlung eine optische Bandbreite umfaßt, welche einen bedeutenden Bruchteil (beispielsweise > 0,001) der „Mittelpunktswellenlänge“ darstellt, und der Wafer „optisch dick“ ist, das bedeutet, daß dessen Dicke einem großen Vielfachen (beispielsweise > 100fach) der Wellenlänge des Lichts entspricht. Diese Bedingungen entsprechen dem Fall, daß das Licht als „inkohärent“ betrachtet wird.The above-described analytical evaluation is entirely based on the premise that the apparent reflectance and the apparent transmissivity can be calculated by adding up the energy contributions produced by the various beams which undergo multiple reflections, which in 22 are shown. This assumption is valid if there is no correlation between the electric fields associated with these rays. This is the case when the detected radiation comprises an optical bandwidth which represents a significant fraction (eg> 0.001) of the "midpoint wavelength" and the wafer is "optically thick", that is to say its thickness is a large multiple (for example> 100 times) corresponds to the wavelength of the light. These conditions correspond to the case where the light is considered to be "incoherent".

In dem Fall, daß die Lichtquelle „kohärent“ ist, umfaßt die Strahlung, welche erfaßt wird, typischerweise einen sehr schmalen Bereich von Wellenlängen, und/oder der Wafer ist optisch „dünn“. In diesem Fall kann eine starke Korrelation zwischen den elektrischen Feldern der verschiedenen Strahlen, welche in dem Wafer verlaufen, vorliegen. Wenn dies der Fall ist, gibt das Aufaddieren der Energiebeiträge nicht die korrekten physikalischen Verhältnisse wieder. Stattdessen ist es notwendig, eine vektorielle Summierung der elektrischen und magnetischen Felder der elektromagnetischen Wellen vorzunehmen, welche mit den Strahlen verbunden sind, welche mehrfache Reflexionen durchlaufen, um die richtigen scheinbaren Reflexionswerte und Durchlässigkeitswerte zu erhalten. Unter diesen Bedingungen wird die Wirkung der Phasenänderungen der Wellen, wenn diese das Substrat durchqueren, sehr wichtig. Wenn die Felder für zwei Wellenkomponenten in Phase addiert werden, so ist die Wirkung als konstruktive Interferenz bekannt, da das resultierende Feld verstärkt wird, und wenn diese genau außer Phase sind, so ist dies als destruktive Interferenz bekannt, da das resultierende Feld abgeschwächt wird. Diese Interferenzeffekte können einen stärkeren Einfluß auf die optischen Eigenschaften ausüben und machen diese ferner extrem empfindlich gegenüber der Phasenänderung, welche erfolgt, und daher gegenüber der Waferdicke, der Wellenlänge der Strahlung, dem Einfallswinkel und dem Brechungsindex des Substrats.In the case that the light source is "coherent", the radiation that is detected typically includes a very narrow range of wavelengths and / or the wafer is optically "thin". In this case, there may be a strong correlation between the electric fields of the various beams passing in the wafer. If this is the case, adding the energy contributions will not reflect the correct physical conditions. Instead, it is necessary to make a vectorial summation of the electric and magnetic fields of the electromagnetic waves associated with the rays which undergo multiple reflections to obtain the proper apparent reflectance and transmittance values. Under these conditions, the effect of the phase changes of the waves as they traverse the substrate becomes very important. When the fields for two wave components are added in phase, the effect is known as constructive interference, since the resulting field is amplified, and if these are exactly out of phase, this is known as destructive interference, because the resulting field is weakened. These interference effects can exert a stronger influence on the optical properties and also make them extremely sensitive to the phase change that occurs and therefore to the wafer thickness, the wavelength of the radiation, the angle of incidence and the refractive index of the substrate.

Dies kann ein Problem darstellen, da dies mit sehr starken Schwankungen der erfaßten Signale verbunden ist, welche nicht mit Änderungen von α(λ, T), dem Absorptionskoeffizienten von Silizium, verknüpft sind. Das Problem wird stark vermindert, wenn die Absorption ansteigt und der Wafer lichtundurchlässig wird, da die mehrfachen Reflexionen stark gedämpft werden und der größte Teil der durchgelassenen Lichtintensität hauptsächlich von dem Licht herrührt, welches direkt durch das Substrat läuft, so daß Interferenzeffekte einen geringen Einfluß ausüben. Nachfolgend werden verschiedene Verfahren zum Vermindern von Problemen, welche durch Interferenzeffekte entstehen, beschrieben.This can be a problem since this is associated with very large fluctuations in the detected signals which are not associated with changes in α (λ, T), the absorption coefficient of silicon. The problem is greatly diminished as the absorption increases and the wafer becomes opaque, since the multiple reflections are strongly attenuated and most of the transmitted light intensity is mainly due to the light passing directly through the substrate, so that interference effects exert little influence , Hereinafter, various methods of reducing problems caused by interference effects will be described.

Aus dem Verhältnis der Durchstrahlung eines Wafers bei einer relativ hohen Temperatur zu der Durchstrahlung, wenn die Absorption vernachlässigbar ist (siehe die obigen Gleichungen), wie etwa bei niedrigen Temperaturen oder wenn kein Wafer in dem System vorhanden ist, kann die Temperatur des Wafers bei den höheren Temperaturen berechnet werden. Beispielsweise ist 2 ein Kurvendiagramm, welches das Durchlässigkeitsverhältnis darstellt, welches für einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Dicke von etwa 725 Mikrometer bei verschiedenen Wellenlängen gemessen wurde. Wie dargestellt, ändern sich die Wellenlängen von 1,064 Mirometer bis 1,55 Mikrometer. Wie gleichfalls dargestellt, kann die Durchlässigkeit bei den größeren Wellenlängen verwendet werden, um höhere Temperaturen zu bestimmen.From the ratio of the irradiation of a wafer at a relatively high temperature to the transmission, if the absorption is negligible (see the equations above), such as at low temperatures or if there is no wafer in the system, the temperature of the wafer may vary higher temperatures are calculated. For example 2 FIG. 12 is a graph illustrating the transmittance ratio measured for a silicon wafer having a diameter of 200 mm and a thickness of about 725 microns at various wavelengths. As shown, the wavelengths change from 1.064 microns to 1.55 microns. As also shown, the transmissivity at the longer wavelengths can be used to determine higher temperatures.

Bei den enthaltenen Lichtwellenlängen werden Temperaturmessungen oberhalb von etwa 850°C jedoch schwierig´, da das durchgelassene Lichtsignal schwach wird und schwierig zu erfassen ist. Um Temperaturmessungen selbst bei höheren Temperaturen vorzunehmen, kann ein Kalibrationswafer verwendet werden, welcher dünner als der 725-Mikrometer-Wafer ist, welcher verwendet wird, um die Ergebnisse in 2 zu erzeugen. Die Verwendung dünnerer Wafer zum Bestimmen von Temperaturen oberhalb von 850°C wird nachfolgend genauer erörtert.At the included wavelengths of light, however, temperature measurements above about 850 ° C become difficult because the transmitted light signal becomes weak and difficult to detect. To make temperature measurements even at higher temperatures, a calibration wafer thinner than the 725 micron wafer used to obtain the results in FIG 2 to create. The use of thinner wafers to determine temperatures in excess of 850 ° C will be discussed in more detail below.

Wenn die Temperaturmeßvorrichtung 27 kalibriert wird, wie in 3 dargestellt, ist es wünschenswert, daß die Kalibrierungslichtquelle 23 und der Lichtdetektor 42 Messungen möglichst nahe bei dem Ort auf dem Wafer vornehmen, wo die Temperatur durch die Temperaturmeßvorrichtung 27 gemessen wird. Anders ausgedrückt, sollte sich der Kalibrationsmeßkopf bei einer Position in dem Sichtfeld des Pyrometers oder nahe genug daran befinden, daß sehr kleine Temperaturunterschiede zwischen der Temperatur bei dem Kalibrationsmeßkopf und der Temperatur in dem Sichtfeld des Pyrometers vorliegen. Dies kann durch Verwenden der Thermodiffusionslänge Ld quantifiziert werden, welche gegeben ist durch:

Figure DE000010392854B4_0008
wobei kSi die Wärmeleitfähigkeit von Silizium ist, dw die Waferdicke ist, εf und εb die Gesamtemissionswerte der vorderen bzw. der hinteren Oberfläche sind, σ die Stefan-Boltzmann-Konstante ist und T die Wafertemperatur ist.When the temperature measuring device 27 calibrated as in 3 it is desirable that the calibration light source 23 and the light detector 42 Make measurements as close as possible to the location on the wafer where the temperature through the temperature measuring device 27 is measured. In other words, the calibration probe should be at a position in the field of view of the pyrometer or close enough to have very small temperature differences between the temperature at the calibration probe and the temperature in the field of view of the pyrometer. This can be quantified by using the thermal diffusion length L d given by:
Figure DE000010392854B4_0008
where k Si is the thermal conductivity of silicon, d w is the wafer thickness, ε f and ε b are the total emission values of the front and back surfaces, σ is the Stefan-Boltzmann constant, and T is the wafer temperature.

Für viele Anwendungen sollte sich der Kalibrationspunkt innerhalb eines Bereichs von ≈ Ld um das Sichtfeld des Pyrometers befinden. Wenn die Temperatur ansteigt, wird die Entfernung kleiner. Beispielsweise kann diese Entfernung bei hohen Temperaturen, wie etwa mehr als 1100°C, beispielsweise etwa 4 mm klein sein. Dennoch sollte die Entfernung zwischen dem Kalibrationspunkt und dem Pyrometersichtfeld für viele Anwendungen etwa 3Ld nicht überschreiten. Beispielsweise sollte die Entfernung zwischen dem Ort auf dem Wafer, wo die Temperatur durch die Temperaturmeßvorrichtung gemessen wird, und dem Ort auf dem Wafer, wo der Lichtdetektor das durchgelassene Licht erfaßt, bei den meisten Anwendungen nicht größer als etwa 5 cm sein.For many applications, the calibration point should be within a range of ≈ L d around the field of view of the pyrometer. As the temperature increases, the distance becomes smaller. For example, this distance may be small at high temperatures, such as more than 1100 ° C, for example, about 4 mm. However, for many applications, the distance between the calibration point and the pyrometer field of view should not exceed about 3L d . For example, the distance between the location on the wafer where the temperature is measured by the temperature measuring device and the location on the wafer where the light detector detects the transmitted light should not be greater than about 5 cm in most applications.

Wenn der Wafer in der Wärmebehandlungskammer gedreht wird, kann die Genauigkeit dadurch aufrechterhalten werden, daß das durchgelassene Licht bei dem gleichen bzw. nahe bei dem gleichen Radius des Wafers wie dem, bei welchem die Temperaturmeßvorrichtung 27 die Wafertemperatur mißt, erfaßt wird, wie in 4 dargestellt.When the wafer is rotated in the heat treatment chamber, the accuracy can be maintained by allowing the transmitted light to be at the same or near the same radius of the wafer as that at which the temperature measuring device 27 the wafer temperature is measured, detected as in 4 shown.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Wärmebehandlungssystems, generell 10, welches ein System zum Kalibrieren von Temperaturerfassungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt, dargestellt. In 1 is an embodiment of a heat treatment system, in general 10 , which comprises a system for calibrating temperature sensing devices according to the present invention.

Das System 10 umfaßt eine Behandlungskammer 12, welche geeignet ist, Substrate, wie etwa Halbleiterwafer, aufzunehmen, um verschiedene Verfahren durchzuführen. Die Kammer 12 ist geeignet, die Wafer mit sehr schnellen Geschwindigkeiten und unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen zu erwärmen. Die Kammer 12 kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, wobei dies bestimmte Metalle, Gläser und Keramiken umfaßt. Beispielsweise kann die Kammer 12 aus rostfreiem Stahl oder Quarz hergestellt sein.The system 10 includes a treatment chamber 12 , which is suitable to receive substrates, such as semiconductor wafers, to perform various methods. The chamber 12 is capable of heating the wafers at very fast speeds and under carefully controlled conditions. The chamber 12 may be made of various materials, including certain metals, glasses and ceramics. For example, the chamber 12 be made of stainless steel or quartz.

Wenn die Kammer 12 aus einem wärmeleitenden Material hergestellt ist, umfaßt die Kammer vorzugsweise ein Kühlsystem. Beispielsweise umfaßt, wie in 1 dargestellt, die Kammer 12 eine Kühlleitung 16, welche um den Umfang der Kammer gewunden ist. Die Leitung 16 ist geeignet, ein Kühlfluid, wie etwa Wasser, zu leiten, welches verwendet wird, um die Wände der Kammer 12 auf einer konstanten Temperatur zu halten.If the chamber 12 is made of a thermally conductive material, the chamber preferably comprises a cooling system. For example, as in 1 represented the chamber 12 a cooling line 16 , which is wound around the circumference of the chamber. The administration 16 is suitable for directing a cooling fluid, such as water, which is used around the walls of the chamber 12 to keep at a constant temperature.

Die Kammer 12 kann ferner einen Gaseinlaß 18 und einen Gasauslaß 20 zum Einleiten eines Gases in die Kammer und/oder zum Halten der Kammer in einem vorbestimmten Druckbereich umfassen. Beispielsweise kann ein Gas zur Reaktion mit den Wafern durch den Gaseinlaß 18 in die Kammer 12 eingeleitet werden. Nach der Behandlung kann das Gas sodann unter Verwendung des Gasauslasses 20 aus der Kammer abgepumpt werden.The chamber 12 may also have a gas inlet 18 and a gas outlet 20 for introducing a gas into the chamber and / or for holding the chamber in a predetermined pressure range. For example, a gas may react with the wafers through the gas inlet 18 in the chamber 12 be initiated. After treatment, the gas can then be removed using the gas outlet 20 be pumped out of the chamber.

Alternativ kann ein inertes Gas durch den Gaseinlaß 18 in die Kammer 12 eingespeist werden, um zu verhindern, daß unerwünschte oder nicht wünschenswerte Nebenreaktionen in der Kammer erfolgen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel können ein Gaseinlaß 18 und ein Gasauslaß 20 verwendet werden, um die Kammer 12 unter Druck zu setzen. Ferner kann ein Unterdruck in der Kammer 12 erzeugt werden, wenn dies erwünscht ist, wobei der Gasauslaß 20 oder ein zusätzlicher größerer Auslaß, welcher unter dem Niveau des Wafers angeordnet ist, verwendet wird.Alternatively, an inert gas may pass through the gas inlet 18 in the chamber 12 are fed to prevent unwanted or undesirable side reactions take place in the chamber. In a further embodiment, a gas inlet 18 and a gas outlet 20 used to the chamber 12 to put pressure on. Furthermore, a negative pressure in the chamber 12 be generated, if desired, wherein the gas outlet 20 or an additional larger outlet located below the level of the wafer.

Während einer Behandlung kann die Kammer 12 bei einem Ausführungsbeispiel eine Substrathalterung 15 umfassen, welche geeignet ist, Wafer unter Verwendung einer Waferdrehvorrichtung 21 zu drehen, wie durch den Pfeil dargestellt, welcher sich über dem Wafer 14 befindet. Das Drehen des Wafers fördert eine größere Gleichmäßigkeit der Temperatur auf der Oberfläche des Wafers und fördert einen verbesserten Kontakt zwischen dem Wafer und jeglichen Gasen, welche in die Kammer eingeleitet werden. Es sei jedoch bemerkt, daß die Kammer 12 außer für Wafer auch zum Behandeln optischer Elemente, Filme, Fasern, Bänder und anderer Substrate mit einer beliebigen Gestalt geeignet ist.During a treatment, the chamber 12 in one embodiment, a substrate holder 15 which is suitable to wafer using a wafer turning device 21 to rotate, as shown by the arrow, which is above the wafer 14 located. The spinning of the wafer promotes greater uniformity of temperature on the surface of the wafer and promotes improved contact between the wafer and any gases introduced into the chamber. It should be noted, however, that the chamber 12 besides being suitable for wafers, also for treating optical elements, films, fibers, tapes and other substrates of any shape.

Eine Wärmequelle, generell 22, ist in Verbindung mit der Kammer 12 zum Erwärmen der Wafer beim Behandeln aufgenommen. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Wärmequelle 22 eine Vielzahl von Lampen bzw. Lichtquellen 24, wie etwa Wolfram-Halogenlampen. Die Wärmequelle 22 kann einen Reflektor oder eine Gruppe von Reflektoren umfassen, um Wärmeenergie, welche durch die Wärmequelle auf die Wafer abgestrahlt wird, sorgfältig zu lenken, um eine sehr gleichmäßige Wafertemperatur zu erzeugen. Wie in 1 dargestellt, sind die Lampen 24 über der Kammer angeordnet. Es sei jedoch bemerkt, daß die Lampen 24 an einem beliebigen speziellen Ort angeordnet sein können, wie etwa unter dem Wafer, allein oder in Kombination mit Lampen 24.A heat source, generally 22 , is in communication with the chamber 12 for heating the wafers during treatment. In this embodiment, the heat source comprises 22 a variety of lamps or light sources 24 such as tungsten halogen lamps. The heat source 22 may include a reflector or group of reflectors to carefully direct heat energy radiated to the wafers by the heat source to produce a very uniform wafer temperature. As in 1 shown, are the lamps 24 arranged above the chamber. It should be noted, however, that the lamps 24 may be located at any particular location, such as under the wafer, alone or in combination with lamps 24 ,

Die Verwendung von Lampen 24 als Wärmequelle 22 kann verschiedene Vorteile bieten. Beispielsweise weisen Lampen viel höhere Erwärmungs- und Abkühlungsgeschwindigkeiten als andere Heizvorrichtungen, wie etwa elektrische Elemente oder herkömmliche Öfen, auf. Die Lampen 24 erzeugen ein schnelles isothermisches Behandlungssystem, wobei diese sofortige Energie liefern und typischerweise eine sehr kurze und gut gesteuerte Anlaufperiode erfordern. Der Energiefluß von den Lampen 24 kann jederzeit auch abrupt unterbrochen werden. Wie in der Figur dargestellt, sind die Lampen 24 mit einem stufenweisen Energieregler 25 versehen, welcher verwendet werden kann, um die Wärmeenergie, welche durch die Lampen abgestrahlt wird, zu erhöhen oder zu vermindern.The use of lamps 24 as a heat source 22 can offer several advantages. For example, lamps have much higher heating and cooling rates than other heating devices, such as electrical elements or conventional ovens. The lamps 24 produce a fast isothermal treatment system which provides instantaneous energy and typically requires a very short and well-controlled start-up period. The energy flow from the lamps 24 can be abruptly interrupted at any time. As shown in the figure, the lamps are 24 with a gradual energy regulator 25 which can be used to increase or decrease the heat energy emitted by the lamps.

Außer einer Verwendung von Lampen 24 oder zusätzlich zu einer Verwendung von Lampen 24 als Wärmequelle 22 kann das System 10 einen beheizten Suszeptor 26 zum Erwärmen des Wafers 14 umfassen. Der Suszeptor 26 kann beispielsweise eine elektrische Widerstandsheizung oder eine Induktionsheizung sein. Bei dem System, welches in 1 dargestellt ist, ist der Suszeptor 26 unter dem Wafer 14 angeordnet. Ähnlich wie die Heizlampen kann der Suszeptor 26 jedoch auch unter dem Wafer angeordnet sein, kann über dem Wafer angeordnet sein oder kann das System mehrere Suszeptoren umfassen, welche über und unter dem Wafer angeordnet sind.Except for use of lamps 24 or in addition to use of lamps 24 as a heat source 22 can the system 10 a heated susceptor 26 for heating the wafer 14 include. The susceptor 26 For example, it may be an electrical resistance heater or an induction heater. In the system, which is in 1 is shown is the susceptor 26 under the wafer 14 arranged. Similar to the heating lamps, the susceptor 26 however, can also be placed under the wafer, above the Wafer may be arranged or the system may comprise a plurality of susceptors, which are arranged above and below the wafer.

Ferner ist in der Kammer 12 eine Vielzahl von Strahlungserfassungsvorrichtungen, generell 27, enthalten. Die Strahlungserfassungsvorrichtungen 27 umfassen optische Fasern bzw. Lichtleiter 28, welche sich wiederum in Verbindung mit einer Vielzahl entsprechender Lichtdetektoren 30 befinden. Die optischen Fasern 28 sind geeignet eingerichtet, um Wärmeenergie, welche durch einen Wafer, welcher in der Kammer vorhanden ist, bei einer bestimmten Wellenlänge abgestrahlt wird, aufzunehmen. Die Menge der erfaßten Strahlung wird sodann zu Lichtdetektoren 30 geleitet, welche ein verwendbares Spannungssignal zum Bestimmen der Temperatur des Wafers erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt jede optische Faser 28, welche sich in Verbindung mit einem Lichtdetektor 30 befindet, ein Pyrometer.Further, in the chamber 12 a variety of radiation sensing devices, generally 27 , contain. The radiation detection devices 27 include optical fibers 28 , which in turn in conjunction with a plurality of corresponding light detectors 30 are located. The optical fibers 28 are adapted to receive heat energy emitted by a wafer present in the chamber at a certain wavelength. The amount of detected radiation then becomes light detectors 30 which generate a usable voltage signal for determining the temperature of the wafer. In one embodiment, each optical fiber comprises 28 , which in conjunction with a light detector 30 located, a pyrometer.

Wie dargestellt, umfaßt das System 10 ein Fenster 32, welches die Lampen 24 von der Kammer 12 trennt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Fenster 32 zum Isolieren der Lampen 24 von den Wafern und zum Verhindern einer Verunreinigung der Kammer.As shown, the system includes 10 a window 32 which the lamps 24 from the chamber 12 separates. In the illustrated embodiment, the window is used 32 to insulate the lamps 24 from the wafers and to prevent contamination of the chamber.

Wie in 1 dargestellt, umfaßt das System 10 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kalibrierungslichtquelle 23 und einen Lichtdetektor 42, um die Strahlungserfassungsvorrichtungen 27 zu kalibrieren. Wie oben beschrieben, strahlt die Kalibrierungslichtquelle 23 an einem bestimmten Ort Lichtenergie, insbesondere Infrarotlichtenergie, auf den Wafer ab. Das von der Kalibrierungslichtquelle 23 abgestrahlte Licht, welches durch den Wafer durchgelassen wird, wird durch den Lichtdetektor 42 erfaßt. Anhand dieser Information kann die Temperatur des Wafers bestimmt werden, um die Strahlungserfassungsvorrichtung zu kalibrieren.As in 1 illustrated, the system includes 10 according to the present invention, a calibration light source 23 and a light detector 42 to the radiation detection devices 27 to calibrate. As described above, the calibration light source emits 23 at a certain location, light energy, especially infrared light energy, onto the wafer. That from the calibration light source 23 radiated light transmitted through the wafer is passed through the light detector 42 detected. Based on this information, the temperature of the wafer can be determined to calibrate the radiation sensing device.

Wie in 1 dargestellt, kann die Kalibrierungslichtquelle 23 zwischen den Heizlampen 24 direkt gegenüber dem Wafer 14 angeordnet sein. Alternativ kann die Kalibrierungslichtquelle 23 jedoch gegenüber der Kammer an einem anderen Ort angeordnet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann Licht, welches von der Kalibrierungslichtquelle abgestrahlt wird, unter Verwendung faseroptischer Einrichtungen zu dem Wafer 14 geleitet werden.As in 1 shown, the calibration light source 23 between the heating lamps 24 directly opposite the wafer 14 be arranged. Alternatively, the calibration light source 23 however, be located at a different location from the chamber. In this embodiment, light emitted from the calibration light source can be supplied to the wafer using fiber optic devices 14 be directed.

Um die Menge der Lichtenergie, welche durch den Wafer durchgelassen wird, genau zu messen, kann der Detektor 42 einen Lichtkanal 44 umfassen, welcher das durchgelassene Licht zu dem Lichtdetektor leitet, wie in 1 dargestellt.To accurately measure the amount of light energy transmitted through the wafer, the detector can 42 a light channel 44 which directs the transmitted light to the light detector, as in 1 shown.

Die Kalibrierungslichtquelle 23, welche in dem System der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann generell eine beliebige Vorrichtung sein, welche in der Lage ist, Lichtenergie bei einer erwünschten Wellenlänge abzustrahlen. Beispielsweise kann die Kalibrierungslichtquelle 23 eine inkohärente Lichtquelle oder eine kohärente Lichtquelle sein. Beispiele inkohärenter Lichtquellen umfassen Wolfram-Halogenlampen, Bogenlampen, Leuchtdioden, Superlumineszenz-Leuchtdioden etc. Demgegenüber umfassen kohärente Lichtquellen eine Festzustandsvorrichtung, wie etwa eine Laserdiode, einen Superfluoreszenzfaserlaser, andere Typen von Lasern etc.The calibration light source 23 which is used in the system of the present invention may generally be any device capable of emitting light energy at a desired wavelength. For example, the calibration light source 23 an incoherent light source or a coherent light source. Examples of incoherent light sources include tungsten halogen lamps, arc lamps, light-emitting diodes, super-luminescent LEDs, etc. In contrast, coherent light sources include a solid-state device such as a laser diode, a superfluorescent fiber laser, other types of lasers, etc.

Wenn es notwendig ist, die Strahlungserfassungsvorrichtungen zu kalibrieren, wird ein Kalibrationswafer 14 in der Kammer angeordnet, und der obige Ablauf wird ausgeführt. In 1 sind lediglich eine einzige Kalibrierungslichtquelle 23 und ein Lichtdetektor 42 dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, daß das System für die meisten Anwendungen mehrere Lichtdetektoren und entsprechende Kalibrierungslichtquelle zum Kalibrieren der verschiedenen Strahlungserfassungsvorrichtungen umfaßt.When it is necessary to calibrate the radiation detectors, a calibration wafer is formed 14 placed in the chamber, and the above process is carried out. In 1 are just a single calibration light source 23 and a light detector 42 shown. It should be noted, however, that for most applications, the system includes multiple light detectors and corresponding calibration light source for calibrating the various radiation detectors.

In 1 umfaßt das System 10 ferner eine Systemsteuerung 50, welche beispielsweise ein Mikroprozessor sein kann. Die Steuerung 50 empfängt Spannungssignale von Lichtdetektoren 30, welche die Strahlungsmengen darstellen, welche an den verschiedenen Orten gemessen werden. Auf Basis der empfangenen Signale wird die Steuerung 50 geeignet konfiguriert, um die Temperatur der Wafer zu berechnen, welche in der Kammer enthalten sind.In 1 includes the system 10 furthermore a system control 50 which may be a microprocessor, for example. The control 50 receives voltage signals from light detectors 30 representing the amounts of radiation measured at the various locations. Based on the received signals, the controller 50 suitably configured to calculate the temperature of the wafers contained in the chamber.

Die Systemsteuerung 50 gemäß Darstellung in 1 kann sich ferner in Verbindung mit einem Lampenenergieregler 25 befinden. Bei dieser Anordnung kann die Steuerung 50 die Temperatur eines Wafers berechnen und auf Basis der berechneten Information die Menge der Wärmeenergie berechnen, welche durch die Lampen 24 abgestrahlt wird. In dieser Weise können sofortige Einstellungen vorgenommen werden, welche die Bedingungen in dem Reaktor 12 zum Behandeln des Wafers innerhalb sorgfältig abgestimmter Grenzen betreffen. Wie oben beschrieben, kann das System zusätzlich zu den Lampen 24 bzw. als Alternative zu den Lampen 24 ferner einen Suszeptor 26 umfassen, wie in 1 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Steuerung 50 ferner verwendet werden, um die Wärmemenge zu regeln, welche durch den Suszeptor abgestrahlt wird. Wenn beide Heizvorrichtungen vorhanden sind, kann der Suszeptor unabhängig von den Lampen oder in Verbindung mit den Lampen gesteuert werden. (Oder das System enthält möglicherweise keine Lampen, sondern lediglich einen Suszeptor.)The system control 50 as shown in 1 can also be used in conjunction with a lamp energy regulator 25 are located. In this arrangement, the controller 50 calculate the temperature of a wafer and, based on the calculated information, calculate the amount of heat energy passing through the lamps 24 is emitted. In this way, immediate adjustments can be made concerning the conditions in the reactor 12 to treat the wafer within carefully coordinated limits. As described above, the system can be used in addition to the lamps 24 or as an alternative to the lamps 24 also a susceptor 26 include, as in 1 shown. In this embodiment can the controller 50 can also be used to control the amount of heat which is emitted by the susceptor. If both heaters are present, the susceptor can be controlled independently of the lamps or in conjunction with the lamps. (Or the system may not contain any bulbs, just a susceptor.)

Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Steuerung 50 ferner verwendet werden, um andere Elemente in dem System automatisch zu steuern. Beispielsweise kann die Steuerung 50 verwendet werden, um die Durchflußgeschwindigkeit von Gasen zu regeln, welche durch den Gaseinlaß 18 in die Kammer 12 eintreten. Wie dargestellt, kann die Steuerung 50 ferner verwendet werden, um die Drehzahl zu regeln, mit welcher der Wafer 14 in der Kammer gedreht wird.In one embodiment, the controller may 50 can also be used to automatically control other elements in the system. For example, the controller 50 used to control the flow rate of gases passing through the gas inlet 18 in the chamber 12 enter. As shown, the controller can 50 can also be used to control the speed at which the wafer 14 is turned in the chamber.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Systemsteuerung 50 ferner verwendet werden, um die Strahlungserfassungsvorrichtungen 27 zu kalibrieren. Beispielsweise kann sich die Steuerung 50 auch in Verbindung mit der Kalibrierungslichtquelle 23 und dem Lichtdetektor 42 befinden. In dieser Weise kann die Steuerung 50 verwendet werden, um zu steuern, wann die Kalibrierungslichtquelle 23 Licht abstrahlt und welche Lichtmenge abgestrahlt wird. Die Steuerung 50 kann ferner geeignet konfiguriert werden, um Informationen von dem Lichtdetektor 42 zu empfangen, um die Temperatur eines Kalibrationswafers zu bestimmen und danach die Strahlungserfassungsvorrichtungen 27 auf Basis der bestimmten Temperatur zu kalibrieren.According to the present invention, the system controller 50 can also be used to the radiation detection devices 27 to calibrate. For example, the controller may be 50 also in conjunction with the calibration light source 23 and the light detector 42 are located. In this way, the controller 50 used to control when the calibration light source 23 Light radiates and what amount of light is emitted. The control 50 Further, it may be configured to receive information from the light detector 42 to determine the temperature of a calibration wafer and then the radiation detectors 27 to calibrate based on the determined temperature.

Es werden nun verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erörtert. Insbesondere wird eine erste Betriebsweise der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer inkohärenten Lichtquelle beschrieben, gefolgt von einer Erörterung einer Verwendung einer kohärenten Lichtquelle. Danach werden verschiedene Ausführungsbeispiele eines Kalibrationswafers beschrieben. Zuletzt werden Verfahren zum Ausführen der vorliegenden Erfindung erörtert.Various embodiments of the present invention will now be discussed. In particular, a first mode of operation of the present invention will be described using an incoherent light source, followed by a discussion of using a coherent light source. Thereafter, various embodiments of a calibration wafer will be described. Lastly, methods for carrying out the present invention will be discussed.

KalibrierungslichtquelleCalibration light source

A. Inkohärente LichtquelleA. Incoherent light source

Wie erwähnt, kann die Kalibrierungslichtquelle 23 bei einem Ausführungsbeispiel eine inkohärente Lampe sein, wie etwa eine Wolfram-Halogenlampe oder eine Leuchtdiode. Beispielsweise kann die Kalibrierungslichtquelle bei einem Ausführungsbeispiel eine Superlumineszenz-Leuchtdiode sein. Einige inkohärente Lichtquellen weisen den Vorteil auf, daß diese als Lichtquelle für Durchlässigkeitsmessungen bei verschiedenen Wellenlängen verwendet werden können, wie dies erwünscht ist. Beispielsweise strahlen einige inkohärente Lichtquellen einen breiten Bereich von Wellenlängen ab, während andere, wie etwa Leuchtdioden, relativ schmale Wellenlängenbereiche abstrahlen. Wenn eine inkohärente Lampe verwendet wird, kann der Lichtdetektor 42 einen einzigen Detektor zum Erfassen einer einzigen Wellenlänge umfassen oder kann eine Detektoranordnung umfassen, welche das durchgelassene Signal gleichzeitig bei verschiedenen Wellenlängen mißt.As mentioned, the calibration light source 23 in one embodiment, be an incoherent lamp, such as a tungsten halogen lamp or a light emitting diode. For example, in one embodiment, the calibration light source may be a super-luminescent light emitting diode. Some incoherent light sources have the advantage that they can be used as a light source for transmission measurements at different wavelengths, as desired. For example, some incoherent light sources emit a wide range of wavelengths while others, such as light emitting diodes, emit relatively narrow wavelength ranges. If an incoherent lamp is used, the light detector can 42 comprise a single detector for detecting a single wavelength or may comprise a detector arrangement which measures the transmitted signal simultaneously at different wavelengths.

Es sei ferner bemerkt, daß außer dem Aufnehmen einer einzigen Kalibrierungslichtquelle 23, wie in 1 dargestellt, mehrere Lichtquellen in dem System der vorliegenden Erfindung vorhanden sein können. Alternativ kann eine einzige Kalibrierungslichtquelle verwendet werden, welche in Verbindung mit mehreren optischen Fasern zum Leiten des Lichts auf den Wafer bei mehreren Positionen angeordnet ist.It is further noted that except for incorporating a single calibration light source 23 , as in 1 As shown, multiple light sources may be present in the system of the present invention. Alternatively, a single calibration light source may be used which is arranged in conjunction with a plurality of optical fibers for directing the light onto the wafer at a plurality of positions.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Abstrahlung der Kalibrierungslichtquelle gepulst werden, beispielsweise durch einen mechanischen Zerhacker, oder diese kann elektronisch gepulst werden. Das Abstrahlen der Lichtenergie von der Kalibrierungslichtquelle auf den Wafer in Intervallen kann dazu beitragen, die Menge des vorhandenen Hintergrundstreulichts durch Vornehmen einer Messung, wenn die Kalibrierungslichtquelle Licht abstrahlt und wenn die Kalibrierungslichtquelle kein Licht abstrahlt, zu bestimmen.In one embodiment, the radiation of the calibration light source may be pulsed, for example by a mechanical chopper, or it may be electronically pulsed. The irradiation of the light energy from the calibration light source onto the wafer at intervals may help determine the amount of background scattered light present by taking a measurement when the calibration light source emits light and when the calibration light source does not emit light.

Ein Ausführungsbeispiel eines Systems, welches gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer inkohärenten Lichtquelle als Kalibrierungslichtquelle 23 hergestellt ist, ist in 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sendet die Lichtquelle 23 einen Lichtstrahl, welcher durch einen Lichtdetektor 42 erfaßt wird, durch einen Kalibrationswafer 14. Der Lichtdetektor 42 kann beispielsweise ein Photodetektor oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung sein.An embodiment of a system according to the present invention using an incoherent light source as the calibration light source 23 is manufactured in is 5 shown. In this embodiment, the light source transmits 23 a light beam passing through a light detector 42 is detected by a calibration wafer 14 , The light detector 42 For example, it may be a photodetector or any other suitable device.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Lampe 23 in Verbindung mit einer optischen Kollimationseinrichtung 60 zum Fokussieren des Lichts auf einen bestimmten Ort des Wafers 14 verwendet. Um das Licht, welches durch den Wafer durchgelassen wird, zu messen und um Streulicht zu eliminieren, kann das System eine oder mehrere Öffnungen 62 umfassen, welche das Sichtfeld für den Lichtdetektor 42 definieren. Ein Spektralfilter 64 kann ferner aufgenommen sein, um den zu erfassenden Wellenlängenbereich besser zu definieren. Obgleich das Ausführungsbeispiel, welches in 5 dargestellt ist, in Zusammenhang mit der Verwendung einer inkohärenten Lichtquelle beschrieben wurde, sei bemerkt, daß die Verwendung einer optischen Kollimationseinrichtung und generell der Anordnung, welche in 5 dargestellt ist, mit sämtlichen verschiedenen Typen von Lichtquellen erfolgen kann, gleichgültig, ob die Lichtquellen kohärent oder inkohärent sind.In this embodiment, the lamp 23 in conjunction with an optical collimation device 60 for focusing the light to a specific location of the wafer 14 used. In order to measure the light transmitted through the wafer and to eliminate stray light, the system may have one or more openings 62 which provide the field of view for the light detector 42 define. One spectral 64 may be further included to better define the wavelength range to be detected. Although the embodiment which is in 5 has been described in connection with the use of an incoherent light source, it should be noted that the use of an optical collimating device and in general of the arrangement which in 5 irrespective of whether the light sources are coherent or incoherent.

B. Kohärente LichtquellenB. Coherent light sources

Als Alternative zum Verwenden einer inkohärenten Lichtquelle kann die Kalibrierungslichtquelle ferner eine kohärente Lichtquelle sein, wie etwa ein Laser, welcher eine relativ hohe Energie in einem schmalen Wellenlängenbereich liefern kann. Ein spezielles Beispiel einer kohärenten Lichtquelle ist ein Halbleiterlaser. Derartige Lichtquellen sind einfach elektrisch zu modulieren. Kohärente Lichtquellen, wie etwa Laser, weisen ein sehr schmales Energieemissionsspektrum auf. Obgleich dies einige Vorteile bieten kann, kann das Vorliegen eines schmalen Emissionsspektrums auch potentielle Probleme erzeugen. Insbesondere kann das System empfindlicher gegenüber Interferenzeffekten werden, wenn Licht, welches durch die kohärente Lichtquelle abgestrahlt wird, zwischen den zwei Oberflächen des Wafers reflektiert wird. Insbesondere kann das durchgelassene Signal, welches schließlich den Lichtdetektor 42 erreicht, empfindlicher auf die Waferdicke und dessen Brechungsindex reagieren als beim Verwenden einer inkohärenten Lichtquelle. Es können jedoch verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, um diesem Effekt entgegenzuwirken.As an alternative to using an incoherent light source, the calibration light source may further be a coherent light source, such as a laser, which can provide relatively high energy in a narrow wavelength range. A specific example of a coherent light source is a semiconductor laser. Such light sources are easy to modulate electrically. Coherent light sources, such as lasers, have a very narrow energy emission spectrum. While this may offer some advantages, the presence of a narrow emission spectrum can also create potential problems. In particular, the system may become more sensitive to interference effects when light emitted by the coherent light source is reflected between the two surfaces of the wafer. In particular, the transmitted signal, which finally the light detector 42 achieved, more sensitive to the wafer thickness and its refractive index than when using an incoherent light source. However, various measures can be taken to counteract this effect.

Beispielsweise kann bei einem Ausführungsbeispiel eine kohärente Lichtquelle verwendet werden, welche ein Emissionsspektren mit mehreren Wellenlängen oder eine Gruppe schmaler Emissionsspektren aufweist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Kalibrationswafer mindestens eine rauhe Oberfläche umfassen, obgleich dies die unerwünschte Wirkung haben kann, daß ein Teil des Lichts von der Lichtquelle gestreut wird. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Weglänge des Lichts, welches durch die Kalibrierungslichtquelle abgestrahlt wird, beispielsweise durch Herstellen kleiner Änderungen der Waferdicke geändert werden. Speziell kann die Dicke des Wafers etwa durch schrittweises Verkleinern in den Bereichen, in welchen die Durchlässigkeitsmessungen erfolgen sollen, geändert werden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Kalibrationswafer reflexionsdämpfende Beschichtungen umfassen, wie unten genauer beschrieben.For example, in one embodiment, a coherent light source may be used that has multiple wavelength emission spectra or a set of narrow emission spectra. In another embodiment, the calibration wafer may include at least one rough surface, although this may have the undesirable effect of scattering some of the light from the light source. In another embodiment of the present invention, the path length of the light emitted by the calibration light source may be changed, for example, by making small changes in the wafer thickness. Specifically, the thickness of the wafer may be changed by, for example, stepwise shrinking in the areas where the transmission measurements are to be made. In another embodiment, the calibration wafer may include reflection-damping coatings, as described in more detail below.

Wenn der Wafer beim Erwärmen gedreht wird, ist es möglich, die Drehung zu nutzen, um die Wirkung der Interferenz in dem Wafer zu vermindern. Ein Ansatz ist es, den Wafer zu drehen und das durchgelassene Lichtsignal zu messen. Wenn sich der Wafer dreht, ändert sich die Dicke des Wafers, welche durch den Infrarotstrahl geprüft wird, geringfügig, und die Bedingung für Interferenz ändert sich, wobei dies Schwankungen der durchgelassenen Lichtintensität bewirkt. Durch Aufnehmen des Signals über mindestens eine Drehung hinweg kann die Wirkung der Interferenz durch Mittelung eliminiert werden, um einen zuverlässigeren Wert für die Durchlässigkeit zu erhalten.When the wafer is rotated upon heating, it is possible to use the rotation to reduce the effect of interference in the wafer. One approach is to rotate the wafer and measure the transmitted light signal. As the wafer rotates, the thickness of the wafer which is inspected by the infrared ray slightly changes, and the condition for interference changes, causing variations in the transmitted light intensity. By picking up the signal for at least one spin, the effect of the interference can be eliminated by averaging to obtain a more reliable transmittance value.

Ein anderer Ansatz ist mit dem Anordnen eines optischen Elements (wie etwa einer geschliffenen Glasscheibe) in dem Weg der kohärenten Lichtquelle, so daß die räumliche Kohärenz des Lichtstrahls verlorengeht, verbunden. Durch Ändern der Phase der Schwingungen des elektromagnetischen Felds in dem Querschnittsprofil des Strahls und anschließendes Auffangen eines Teils des Strahls bei dem Detektor in einer derartigen Weise, daß die verschiedenen Komponenten in dem Meßsignal kombiniert werden, kann die Wirkung der Interferenz in dem Wafer bzw. den optischen Elementen stark vermindert werden. Die Verwendung mehrerer Laserquellen, welche nahe beieinander angeordnet sind, so daß diese kombiniert werden können, um einen optischen Strahl auszubilden, würde gleichfalls ähnliche Resultate erzielen. Großflächige Emissionsquellen, welche mehrere Laserelemente umfassen, können bei diesem Ausführungsbeispiel nützlich sein.Another approach is to arrange an optical element (such as a ground glass sheet) in the path of the coherent light source so that the spatial coherence of the light beam is lost. By altering the phase of the oscillations of the electromagnetic field in the cross-sectional profile of the beam and then intercepting a portion of the beam at the detector in such a way that the various components in the measurement signal are combined, the effect of the interference in the wafer or optical elements are greatly reduced. The use of multiple laser sources placed close to each other so that they can be combined to form an optical beam would also achieve similar results. Large area emission sources comprising multiple laser elements may be useful in this embodiment.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Verwendung mehrerer kohärenter Lichtquellen dazu beitragen, die zeitliche Kohärenz des Strahls durch Einführen eines Bereichs von Wellenlängen zu vermindern. Beispielsweise weisen einige Typen von Diodenlasern keine streng bestimmte Emissionswellenlänge auf. Die natürliche Streuung der Vorrichtungskenngrößen kann zu einem breiteren effektiven Spektrum zur Beleuchtung führen. Wenn dies erwünscht ist, können Lichtvorrichtungen absichtlich geeignet ausgewählt werden, um einen größeren Bereich von Wellenlängen zu liefern. Ferner können einige Lichtquellen mit den gleichen Nennwertangaben absichtlich bei verschiedenen Temperaturen betrieben werden, um einen Bereich von Wellenlängen zu erzeugen, da die Abstrahlungswellenlänge in vielen Fällen empfindlich auf die Vorrichtungstemperatur reagiert.In another embodiment, the use of multiple coherent light sources may help to reduce the temporal coherence of the beam by introducing a range of wavelengths. For example, some types of diode lasers do not have a strictly specific emission wavelength. The natural dispersion of device characteristics may result in a wider effective spectrum for illumination. If desired, light devices may be intentionally selected to provide a wider range of wavelengths. Further, some light sources having the same denominations may be purposely operated at different temperatures to produce a range of wavelengths because the emission wavelength is sensitive to device temperature in many cases.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel können Interferenzeffekte durch Verwenden der Kombination einer inkohärenten Lichtquelle und einer kohärenten Lichtquelle vermindert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die inkohärente Lichtquelle bei niedrigeren Temperaturen als Kalibrierungslichtquelle verwendet werden. Bei niedrigeren Temperaturen hängen Durchlässigkeitsmessungen nicht derart von verschiedenen Parametern, wie etwa dem Brechungsindex und der Dicke des Substrats, ab. Relativ niedrigere Temperaturen können Temperaturen von weniger als etwa 700°C und speziell von weniger als etwa 500°C umfassen. In another embodiment, interference effects may be reduced by using the combination of an incoherent light source and a coherent light source. In this embodiment, the incoherent light source may be used at lower temperatures than the calibration light source. At lower temperatures, transmission measurements do not depend on various parameters, such as the refractive index and the thickness of the substrate. Relatively lower temperatures may include temperatures of less than about 700 ° C, and more specifically less than about 500 ° C.

Bei relativ hohen Temperaturen, wie etwa mehr als etwa 500°C, und speziell mehr als etwa 700°C, kann die Kalibrierungslichtquelle eine kohärente Lichtquelle sein. Bei höheren Temperaturen können kohärente Lichtquellen bevorzugt sein, da diese mehr Energie bei einer bestimmten Wellenlänge und eine bessere Wellenlängendefinition liefern. Die gleichen oder verschiedene Detektoren können verwendet werden, um die Durchstrahlung von den Kalibrierungslichtquellen zu erfassen. Diese Durchstrahlungsmessungen können sodann verwendet werden, um die Durchstrahlung von den Kalibrierungslichtquellen zu erfassen. Bei diesem Ausführungsbeispiel können Durchstrahlungsmessungen beispielsweise bei niedrigeren Temperaturen unter Verwendung einer inkohärenten Lichtquelle vorgenommen werden. Diese Durchstrahlungsmessungen können sodann verwendet werden, um die Temperatur des Wafers bei höheren Temperaturen in Verbindung mit Durchstrahlungsmessungen, welche unter Verwendung der kohärenten Lichtquelle vorgenommen werden, zu bestimmen.At relatively high temperatures, such as greater than about 500 ° C, and especially greater than about 700 ° C, the calibration light source may be a coherent light source. At higher temperatures, coherent light sources may be preferred because they provide more energy at a particular wavelength and better wavelength definition. The same or different detectors can be used to detect the transmission from the calibration light sources. These transmission measurements can then be used to detect the transmission from the calibration light sources. For example, in this embodiment, transmission measurements may be made at lower temperatures using an incoherent light source. These transmission measurements can then be used to determine the temperature of the wafer at higher temperatures in conjunction with transmission measurements made using the coherent light source.

Gleichgültig, ob eine kohärente oder eine inkohärente Lichtquelle verwendet wird, ist es für die meisten Anwendungen wünschenswert, daß die Energieversorgung für die Lichtquelle geeignet aufgebaut ist, um eine stabile und wiederholbare Intensität zu liefern. Obgleich die Technik der vorliegenden Erfindung selbstkalibrierend in dem Sinn ist, daß die Durchlässigkeitsmessungen, wenn der Wafer heiß ist, relativ zu einem Durchstrahlungswert vorgenommen werden, welcher erhalten wird, wenn sich der Wafer auf einer Temperatur befindet, bei welcher dessen Durchlässigkeit bekannt ist, besteht weiterhin die Möglichkeit einer Änderungstendenz der Lichtquellenintensität, während der Wafer gemäß der Kalibrationsvorschrift erwärmt wird. Diese Änderung kann dadurch vermindert werden, daß gewährleistet wird, daß die Energieversorgung für die Lichtquelle stabil ist. Optional kann ein optischer Detektor verwendet werden, um einen Teil des Lichts zu messen, welches von der Kalibrierungslichtquelle abgestrahlt wird, und daher ein Signal zum Überwachen der Lichtquelle oder zum geeigneten Regeln der Intensität davon, so daß diese während der Messungen stabil und wiederholbar ist, zu erzeugen.Regardless of whether a coherent or incoherent light source is used, it is desirable for most applications that the power supply for the light source be properly designed to provide a stable and repeatable intensity. Although the technique of the present invention is self-calibrating in the sense that the transmissivity measurements when the wafer is hot are made relative to a transmission value obtained when the wafer is at a temperature at which its permeability is known Furthermore, the possibility of a change tendency of the light source intensity, while the wafer is heated according to the calibration rule. This change can be reduced by ensuring that the power supply to the light source is stable. Optionally, an optical detector may be used to measure a portion of the light emitted by the calibration light source and therefore a signal to monitor the light source or to appropriately control the intensity thereof so that it is stable and repeatable during the measurements, to create.

Kalibrationswellenlängecalibration wavelength

Die Arbeitswellenlänge für die Durchlässigkeitsmessung sollte im Hinblick darauf ausgewählt werden, eine gute Temperaturempfindlichkeit zu liefern. Generell sollte der Wafer ausreichend transparent sein, um eine genaue Messung der durchgelassenen Infrarotsignalintensität zu ermöglichen. In den meisten Situationen erfordert dies, daß die Durchlässigkeit bei der Prüfwellenlänge größer als 10–6 ist.The working wavelength for the transmission measurement should be selected with a view to providing good temperature sensitivity. Generally, the wafer should be sufficiently transparent to allow accurate measurement of the transmitted infrared signal intensity. In most situations this requires the transmission at the test wavelength to be greater than 10 -6 .

Die Waferdurchlässigkeit sollte gleichfalls empfindlich auf die Wafertemperatur reagieren. Beispielsweise ist es wünschenswert, daß sich die Waferdurchlässigkeit nahe bei der bestimmten Kalibrationstemperatur bei einer Änderung um 1°C um mehr als 0,5% von deren Wert ändert. Idealerweise ändert sich die Durchlässigkeit bei einer Temperaturänderung von 1°C um mehr als etwa 5%.The wafer permeability should also be sensitive to the wafer temperature. For example, it is desirable that the wafer permeability change by more than 0.5% from the value thereof near the particular calibration temperature when changed by 1 ° C. Ideally, the permeability changes by more than about 5% with a temperature change of 1 ° C.

Bei einigen Anwendungen kann es vorteilhaft sein, wenn der Kalibrationswafer bei der Pyrometerwellenlänge beinahe lichtundurchlässig ist, während dieser weiterhin eine meßbare Strahlungsmenge bei der Durchlässigkeitsprüfwellenlänge durchläßt. Dies kann wünschenswert sein, damit die Kalibration einem typischen Zustand der optischen Eigenschaften eines Wafers mit Standarddicke bei der interessierenden Kalibrationstemperatur entspricht. In der Praxis ist es ausreichend, wenn der Wafer bei der Pyrometerwellenlänge eine Durchlässigkeit von weniger als etwa 0,01 aufweist, während die Durchlässigkeit bei der Wellenlänge der Infrarotdurchlässigkeitsprüfung größer als etwa 10–6 ist. Diese Bedingung kann häufig erfüllt werden, da der Absorptionskoeffizient von Silizium typischerweise einen minimalen Wert im nahen Infrarotbereich aufweist, so daß die Durchlässigkeitsmessung in diesem Wellenlängenbereich unter Bedingungen, wobei der Wafer bei anderen Wellenlängen lichtundurchlässig ist, durchgeführt werden kann. Dieses Konzept kann speziell für eine Kalibration bei Temperaturen über 800°C nützlich sein, wobei Wafer mit Standarddicke bei optischen und infraroten Wellenlängen gewöhnlich stark lichtundurchlässig sind.For some applications, it may be advantageous if the calibration wafer is nearly opaque at the pyrometer wavelength while still transmitting a measurable amount of radiation at the transmission test wavelength. This may be desirable for the calibration to correspond to a typical state of optical properties of a standard thickness wafer at the calibration temperature of interest. In practice, it is sufficient if the wafer at the pyrometer wavelength has a transmittance of less than about 0.01, while the transmittance at the wavelength of the infrared transmittance test is greater than about 10 -6 . This condition can often be satisfied because the absorption coefficient of silicon typically has a minimum value in the near infrared range, so that the transmission measurement in this wavelength range can be performed under conditions where the wafer is opaque at other wavelengths. This concept may be especially useful for calibration at temperatures above 800 ° C, with standard thickness wafers typically being highly opaque at optical and infrared wavelengths.

Bei anderen Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Wellenlänge der Messung mit einer höheren Genauigkeit als der des Nennwerts, welcher für eine Emissionsquelle oder einen optischen Filter angegeben ist, zu kennen. In diesem Fall kann das Spektrum der Emissionsquelle bzw. die Durchlässigkeit des optischen Filters gemessen werden, so daß die genaue Messungswellenlänge bestimmt wird. Dieser Wert kann sodann verwendet werden, um die Genauigkeit bzw. Wiederholbarkeit von Messungen zu verbessern. Beispielsweise kann es, wenn das Meßsystem in mehreren Behandlungssystemen verwendet wird, wichtig sein, eine Korrektur für die Wirkung von Änderungen der Messungswellenlängen zwischen den Systemen vorzunehmen, um die einheitlichsten Kalibrationen bei verschiedenen Systemen zu erzielen. Eine Weise, dies zu verwirklichen, ist es, einen Algorithmus zu verwenden, welcher die Wellenlängeneingabe und Wellenlängenänderungen berücksichtigt, wenn ein durchgelassenes Lichtsignal in eine abgeleitete Temperatur umgewandelt wird.In other applications, it may be desirable to know the wavelength of the measurement with a higher accuracy than the nominal value given for an emission source or an optical filter. In this case, the spectrum of the emission source or the permeability of the optical filter are measured, so that the exact measurement wavelength is determined. This value can then be used to improve the accuracy or repeatability of measurements. For example, when the measurement system is used in multiple treatment systems, it may be important to correct for the effect of changes in measurement wavelengths between the systems to achieve the most consistent calibrations in various systems. One way to accomplish this is to use an algorithm that accounts for wavelength input and wavelength changes when a transmitted light signal is converted to a derived temperature.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann, wie oben erwähnt, das System der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert werden, daß Temperaturmessungen in einem Bereich von Wellenlängen anstatt bei einer einzelnen Wellenlänge durchgeführt werden. Das Messen der Temperatur bei verschiedenen Wellenlängen kann verschiedene Vorteile bieten. Beispielsweise ermöglicht eine Messung eines Durchstrahlungsspektrums, daß die Wafertemperatur bestimmt wird, ohne den Normierungsschritt des Messens der durchgelassenen Intensität bei einer Temperatur, bei welcher die Waferdurchlässigkeit bekannt ist, durchführen zu müssen, wie etwa, wenn der Wafer kühl ist. Es ist möglich, die Temperatur zu bestimmen, da die Form des Absorptionsspektrums bestimmt und verwendet werden kann, um die Wafertemperatur zu bestimmen. In dieser Weise ist es nicht notwendig, eine Temperaturmessung vorzunehmen, wenn die Durchlässigkeit keine stark temperaturabhängige Funktion ist.In one embodiment, as noted above, the system of the present invention may be configured to perform temperature measurements in a range of wavelengths rather than a single wavelength. Measuring the temperature at different wavelengths can offer several advantages. For example, measurement of a transmission spectrum enables the wafer temperature to be determined without having to perform the normalization step of measuring the transmitted intensity at a temperature at which the wafer permeability is known, such as when the wafer is cool. It is possible to determine the temperature since the shape of the absorption spectrum can be determined and used to determine the wafer temperature. In this way it is not necessary to measure the temperature if the permeability is not a strongly temperature dependent function.

Genauer kann durch Messen der Durchlässigkeit für mindestens zwei Wellenlängen eine relative Durchlässigkeit bei diesen Wellenlängen definiert werden. Das breitere Spektrum (das bedeutet, mit mehreren Wellenlängen) kann aufgenommen und an ein Modell angepaßt werden, wobei die Temperatur als Parameter für die Anpassung verwendet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel können Vorteile und eine höhere Flexibilität gegenüber Schwankungen der Waferdicke oder unerwartete Änderungen anderer Parameter, wie etwa Beschichtungen etc., vorliegen.More specifically, by measuring the transmittance for at least two wavelengths, a relative transmission at these wavelengths can be defined. The broader spectrum (that is, with multiple wavelengths) can be picked up and fitted to a model using temperature as a parameter for fitting. In this embodiment, there may be advantages and greater flexibility against variations in wafer thickness or unexpected changes in other parameters such as coatings, etc.

Diese Umstände können ferner nützlich sein, wenn versucht wird, ein Pyrometer für einen Betrieb bei sehr niedriger Temperatur, wie etwa weniger als 200°C, zu kalibrieren. Unter diesen Umständen muß sich die Normierungstemperatur typischerweise sehr nahe bei der Raumtemperatur befinden, um zu verhindern, daß die Durchlässigkeit empfindlich auf den genauen Wert der Normierungstemperatur reagiert. Dies ist insbesondere bei Anwendungen nützlich, bei welchen die Wärmebehandlungsumgebung bereits warm ist, wenn der Wafer hinzugefügt wird, so daß es sehr erschwert wird, eine Temperaturmessung unterhalb von etwa 30°C vorzunehmen.These circumstances may also be useful when attempting to calibrate a pyrometer for very low temperature operation, such as less than 200 ° C. Under these circumstances, the normalization temperature typically must be very close to room temperature to prevent the permeability from being sensitive to the exact value of the normalization temperature. This is particularly useful in applications where the heat treatment environment is already warm when the wafer is added, making it very difficult to measure temperatures below about 30 ° C.

Spektralmessungen, welche in einem Bereich von Wellenlängen vorgenommen werden, neigen ferner dazu, die Temperaturmessung weniger empfindlich gegenüber einer Änderungstendenz der Lichtquellenintensität oder der Detektorkenngrößen, optischer Störstrahlung und Rauschen zu machen. Spektralmessungen können unter Verwendung einer inkohärenten Lichtquelle vorgenommen werden, welche Licht bei verschiedenen Wellenlängen abstrahlt, oder können durch Verwenden mehrerer Lichtquellen erfolgen, wie etwa mehreren inkohärenten Quellen oder mehreren kohärenten Quellen. Die Messung kann zur gleichen Zeit oder zu verschiedenen Zeiten, etwa nacheinander, bei verschiedenen Quellen vorgenommen werden.Spectral measurements made in a range of wavelengths also tend to make the temperature measurement less sensitive to a change tendency of the light source intensity or detector characteristics, optical noise and noise. Spectral measurements can be made using an incoherent light source that emits light at different wavelengths, or can be done by using multiple light sources, such as multiple incoherent sources or multiple coherent sources. The measurement can be made at the same time or at different times, say one after the other, at different sources.

Wie in 1 dargestellt, ist die Kalibrierungslichtquelle 23 direkt über dem Lichtdetektor 42 angeordnet. Das Licht, welches von der Kalibrierungslichtquelle 23 abgestrahlt wird, kann geeignet abgestimmt werden, um direkt auf den Wafer zu fallen, oder dieses kann alternativ mit einem nicht lotrechten Einfallswinkel auf den Wafer fallen. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, daß das Licht in einem Winkel auf den Wafer trifft, um die Reflexion an der Waferoberfläche zu vermindern. Beispielsweise geht, wenn sich das Licht in der P-Polarisationsebene befindet und mit einem Winkel nahe dem kritischen Winkel einfällt, das Reflexionsvermögen der Oberfläche gegen null. Durch Vermindern des Reflexionsvermögens wird nicht nur ein stärkeres Signal durch den Wafer durchgelassen, sondern werden auch Interferenzeffekte in dem Wafer vermindert. Bei einem Ausführungsbeispiel kann es wünschenswert sein, polarisiertes Licht mit einem nicht lotrechten Einfallswinkel zu verwenden.As in 1 is the calibration light source 23 directly above the light detector 42 arranged. The light coming from the calibration light source 23 may be suitably tuned to fall directly onto the wafer, or alternatively may fall onto the wafer at a non-perpendicular angle of incidence. In some applications, it may be desirable for the light to strike the wafer at an angle to reduce reflection at the wafer surface. For example, when the light is in the P-polarization plane and incident at an angle near the critical angle, the reflectance of the surface approaches zero. Reducing the reflectivity not only allows a stronger signal to pass through the wafer, but also reduces interference effects in the wafer. In one embodiment, it may be desirable to use polarized light with a non-perpendicular angle of incidence.

Vermindern der Wirkungen von StreustrahlungReducing the effects of scattered radiation

Wie oben beschrieben, sollten, um die Genauigkeit zu verbessern, die Messung und das System der vorliegenden Erfindung in der Lage sein, zwischen dem durchgelassenen Lichtsignal und Signalen, welche durch Streustrahlungsquellen entstehen können, zu unterscheiden. Bei dem Ausführungsbeispiel, welches in 1 dargestellt ist, wird der Wafer 14 lediglich von einer Seite her erwärmt. In diesem Fall wirkt der Wafer selbst als Abschirmung, um die Möglichkeit zu vermindern, daß Streulicht den Lichtdetektor 42 erreicht, da der Detektor auf einer Seite des Wafers angeordnet ist, welche sich gegenüber von den Lichtquellen 24 befindet. Es stehen jedoch auch verschiedene andere Weisen zur Verfügung, um Streulicht und Interferenz zu vermindern, insbesondere zur Verwendung in Systemen, welche Lichtquellen auf beiden Seiten des Wafers enthalten.As described above, in order to improve the accuracy, the measurement and the system of the present invention should be able to distinguish between the transmitted light signal and signals that may be generated by scattered radiation sources. In the embodiment, which is in 1 is shown, the wafer 14 heated only from one side. In this case, the wafer works even as a shield to reduce the possibility of stray light from the light detector 42 achieved because the detector is disposed on a side of the wafer, which is opposite to the light sources 24 located. However, various other ways are available to reduce stray light and interference, particularly for use in systems that contain light sources on both sides of the wafer.

Generell sollte die Kalibrierungslichtquelle 23 für die meisten Anwendungen derart moduliert werden, daß das Lichtsignal, welches durch den Lichtdetektor 42 empfangen wird, ein Wechselsignal oder ein anderes ähnliches Signal ist, welches von Signalen unterschieden werden kann, welche durch Streulicht entstehen, welches von dem Wafer, den Lampen oder anderen Strahlungsquellen herrührt. Das durchgelassene Lichtsignal kann aus dem erfaßten Signal extrahiert werden, um Streulicht durch eine Vielfalt von Techniken zu eliminieren, wobei dies beispielsweise Spektralfilterung, Signalmittelung und phasenempfindliche Erfassung mit einem Lock-in-Verstärker umfaßt. Die obigen Ansätze können ein sehr schwaches Wechselsignal selbst in Fällen extrahieren, in welchen die Signale mit starken Rauschanteilen vermischt sind.Generally, the calibration light source should be 23 be modulated for most applications such that the light signal transmitted through the light detector 42 is an alternating signal or other similar signal which can be distinguished from signals resulting from stray light originating from the wafer, lamps or other radiation sources. The transmitted light signal may be extracted from the detected signal to eliminate stray light by a variety of techniques, including, for example, spectral filtering, signal averaging, and lock-in amplifier phase-sensitive detection. The above approaches can extract a very weak alternating signal even in cases where the signals are mixed with strong noise components.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann die optische Beleuchtungseinrichtung ferner geeignet abgestimmt werden, um die Menge des durchgelassenen Lichts zu maximieren, welche den Lichtdetektor 42 erreicht. Beispielsweise kann, wie in 5 dargestellt, der Strahl des Lichts, welches durch die Kalibrierungslichtquelle 23 abgestrahlt wird, kollimiert werden. Ein anderer Ansatz ist mit dem Verwenden einer Lichtquelle verbinden, welche eine Fadentemperatur aufweist, welche wesentlich wärmer als der Wafer ist, etwa durch Verwenden eines Wolframfadens, so daß die Lichtquelle bei der überwachten Wellenlänge wesentlich heller als der Wafer ist. Ferner können kohärente Lichtquellen für diesen Zweck verwendet werden. Die Verwendung von Laserquellen kann ferner die Leitung wesentlich höherer optischer Energien durch den Wafer und in den Lichtdetektor 42 ermöglichen.In one embodiment, the optical illumination device may also be suitably tuned to maximize the amount of transmitted light that the light detector 42 reached. For example, as in 5 shown, the beam of light passing through the calibration light source 23 is emitted, collimated. Another approach is to use a light source that has a filament temperature that is substantially warmer than the wafer, such as by using a tungsten filament, so that the light source at the monitored wavelength is significantly brighter than the wafer. Furthermore, coherent light sources can be used for this purpose. The use of laser sources may further guide the passage of substantially higher optical energies through the wafer and into the light detector 42 enable.

Außer der Verwendung einer optischen Beleuchtungseinrichtung zum Verstärken der Durchstrahlung können optische Erfassungseinrichtungen ferner geeignet abgestimmt werden, um Streulicht zu minimieren. Beispielsweise können optische Erfassungseinrichtungen verwendet werden, welche lediglich den Bereich des Wafers beobachten, welcher beleuchtet wird. Die optischen Erfassungseinrichtungen können Winkelaufnahmekennwerte aufweisen, welche eine Aufnahme von Licht begünstigen, welches von der Lichtquelle anstatt von dem Wafer ausgeht. Beispielsweise neigt die Schwarzkörperstrahlung, welche durch den Wafer abgestrahlt wird, dazu, in sämtlichen Richtungen von den Waferoberflächen auszugehen. Durch geeignetes Einschränken der Winkelaufnahmekennwerte optischer Erfassungseinrichtungen, so daß diese dazu neigen, Licht aufzunehmen, welches in der Richtung läuft, welche durch die optische Lichtquelleneinrichtung definiert ist, kann das Verhältnis von emittierter Strahlung zu durchgelassenem Licht verkleinert werden. Ähnliche Überlegungen können auf die Strahlung des Streulichts von den Heizlampen 24 angewandt werden. Die Heizlampen 24 können eine Strahlung erzeugen, welche durch den Wafer durchgelassen oder an der Rückseite des Wafers reflektiert wird, abhängig davon, wo die Lampen angeordnet sind. Wenn das System optische Erfassungseinrichtungen umfaßt, welche keine direkten Lichtwege von den Lampen durch den Wafer oder Lichtwege, welche der Bedingung für eine Spiegelungsreflexion von Licht an dem Wafer entsprechen, aufnehmen, so kann das Streulicht von den Lampen stark vermindert werden.In addition to using an optical illumination device to enhance transmission, optical detection devices may also be suitably tuned to minimize stray light. For example, optical detectors may be used which only observe the area of the wafer being illuminated. The optical detectors may have angular recording characteristics that favor receiving light emanating from the light source rather than from the wafer. For example, the black body radiation emitted by the wafer tends to emanate in all directions from the wafer surfaces. By appropriately restricting the angular recording characteristics of optical detectors so that they tend to receive light traveling in the direction defined by the optical light source means, the ratio of emitted radiation to transmitted light can be reduced. Similar considerations may apply to the radiation of stray light from the heating lamps 24 be applied. The heating lamps 24 may generate radiation that is transmitted through the wafer or reflected at the back of the wafer, depending on where the lamps are located. If the system includes optical detectors that do not receive direct light paths from the lamps through the wafer or light paths that meet the condition for reflection reflection of light on the wafer, the stray light from the lamps can be greatly reduced.

Außer optischen Beleuchtungseinrichtungen und optischen Erfassungseinrichtungen kann das System der vorliegenden Erfindung ferner einen optischen Filter umfassen, welcher Strahlung außerhalb eines Wellenlängenbereichs um die Wellenlänge, welche für die Durchlässigkeitsmessung verwendet wird, abschirmt. Beispielsweise kann dieser Wellenlängenbereich durch einen Interferenzfilter definiert werden.In addition to optical illuminators and optical detectors, the system of the present invention may further comprise an optical filter which shields radiation outside of a wavelength range about the wavelength used for the transmission measurement. For example, this wavelength range can be defined by an interference filter.

Insbesondere dann, wenn eine inkohärente Lichtquelle, wie etwa eine Wolfram-Halogenlampe, als Kalibrierungslichtquelle 23 verwendet wird, ist es wünschenswert, daß der Filter außerhalb des erwünschten Durchlaßbereichs gute Sperreigenschaften aufweist. Speziell kann die inkohärente Lichtquelle Licht abstrahlen, welches bei sämtlichen Wellenlängen moduliert ist, und infolgedessen kann der Lichtdetektor 42 ein Wechselsignal empfangen, welches durch eine Modulation bei anderen Wellenlängen als denen des Filterdurchlaßbereichs entstand. Beispielsweise sollte sich die Filterdurchlässigkeit bei den meisten Anwendungen außerhalb des Durchlaßbereichs unter etwa 10–3 befinden, und wenn Messungen durchgeführt werden, welche Wellenlängen verwenden, welche kleiner als etwa 1,4 Mikrometer sind, weist der Filter wünschenswerterweise die obigen Sperreigenschaften auf, insbesondere auf der langwelligen Seite des Durchlaßbereichs, da die Siliziumdurchlässigkeit bei größeren Wellenlängen höher ist.In particular, when an incoherent light source, such as a tungsten halogen lamp, as a calibration light source 23 is used, it is desirable that the filter has good barrier properties outside the desired passband. Specifically, the incoherent light source can emit light that is modulated at all wavelengths, and as a result, the light detector can 42 receive an alternating signal, which resulted from a modulation at other wavelengths than those of the Filterdurchlaßbereichs. For example, in most non-passband applications, the filter transmission should be below about 10 -3 , and if measurements are made using wavelengths that are less than about 1.4 micrometers, the filter desirably has the above barrier characteristics, in particular the long wavelength side of the pass band because the silicon transmission is higher at longer wavelengths.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Filterabschirmung weniger als etwa 10–6 betragen. Dieser Abschirmungstyp kann dadurch erreicht werden, daß zwei Interferenzfilter in einer derartigen Weise kombiniert werden, daß deren kombinierte Abschirmung den erwünschten Wert erreicht. In einigen Fällen kann es praktisch sein, einen der Filter vor die Abstrahlung der Lampenquelle zu stellen, um den Wellenlängenbereich einzuschränken, welcher von der Lampe abgestrahlt wird.In one embodiment, the filter shield may be less than about 10 -6 . This type of shielding can be achieved by combining two interference filters in such a way that their combined shielding achieves the desired value. In some cases it can be convenient to put one of the filters before the radiation of the lamp source to limit the wavelength range which is emitted by the lamp.

Wenn die Kalibrierungslichtquelle 23 jedoch eine kohärente Lichtquelle ist, wie etwa ein Laser, werden keine Filter benötigt, da der Bereich der modulierten Wellenlängen natürlicherweise schmal ist. Dennoch kann bei einem Ausführungsbeispiel ein Filter verwendet werden, um die Menge der Streustrahlung von dem Wafer und den Heizlampen zu vermindern.When the calibration light source 23 however, as a coherent light source, such as a laser, no filters are needed since the range of modulated wavelengths is naturally narrow. Nevertheless, in one embodiment, a filter may be used to reduce the amount of scattered radiation from the wafer and the heating lamps.

Selbst wenn eine inkohärente Lichtquelle verwendet wird, kann ein Filter unerwünscht sein. Alternativ kann ein Mehrbereichsfilter verwendet werden. Das Arbeiten ohne Schmalbereichsfilter bzw. mit einem Mehrbereichsfilter kann unter manchen Umständen verschiedene Vorteile bieten. Beispielsweise kann, wenn ohne Filter gearbeitet wird, ein Detektor verwendet werden, um Strahlung von verschiedenen Lichtquellen, welche Strahlung bei verschiedenen Wellenlängen abstrahlen, ohne Notwendigkeit zum Wechseln von Filtern zu erfassen.Even if an incoherent light source is used, a filter may be undesirable. Alternatively, a multirange filter can be used. Working without a narrow range filter or with a multi-range filter can offer several advantages in some circumstances. For example, when operating without filters, a detector can be used to detect radiation from different light sources emitting radiation at different wavelengths without the need to change filters.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Kalibrierungslichtquelle 23 polarisiertes Licht abstrahlen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das System optische Erfassungseinrichtungen umfassen, welche eine bestimmte Polarisation auswählen, um Streulicht zu eliminieren. Um polarisiertes Licht zu erzeugen, kann die Kalibrierungslichtquelle 23 ein Laser sein, welcher natürlicherweise polarisiert ist. Alternativ kann die Kalibrierungslichtquelle 23 einen Polarisator umfassen.In a further embodiment of the present invention, the calibration light source 23 emit polarized light. In this embodiment, the system may include optical detectors that select a particular polarization to eliminate stray light. To generate polarized light, the calibration light source 23 a laser that is naturally polarized. Alternatively, the calibration light source 23 include a polarizer.

Kalibrationswafercalibration wafers

Der Kalibrationswafer, welcher in dem System der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird derart ausgewählt, daß die Lichtdurchlässigkeit durch den Wafer bei der Wellenlänge, welche durch den Lichtdetektor 42 beobachtet wird, eine Funktion der Temperatur ist. Der Wafer kann zum Zweck einer Kalibration in beliebig vielen Weisen optimiert werden, wobei dies das Ändern der Dicke, das Dotieren des Wafers, das Auftragen von Oberflächenbeschichtungen auf den Wafer und das Abwandeln der Oberflächenfeinstruktur umfaßt.The calibration wafer used in the system of the present invention is selected such that the transmittance of light through the wafer at the wavelength detected by the light detector 42 is observed, is a function of temperature. The wafer may be optimized for calibration in any number of ways, including changing the thickness, doping the wafer, applying surface coatings to the wafer, and modifying the surface texture.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Kalibrationswafer ein einfacher Siliziumwafer sein. Der Wafer kann ein geringfügig dotierter Siliziumwafer mit einem spezifischen Widerstand von mehr als etwa 0,5 Ωcm sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel können Wafer mit einer Standarddicke verwendet werden. Gegenwärtig betragen Standard-Waferdicken 725 Mikrometer für einen 200mm-Wafer und 775 Mikrometer für einen 300mm-Wafer. Für die meisten Anwendungen wird der Wafer auf beiden Seiten poliert, um die Wiederholbarkeit der Kalibrationsnorm zu verbessern.In one embodiment, the calibration wafer may be a simple silicon wafer. The wafer may be a slightly doped silicon wafer having a resistivity greater than about 0.5 Ωcm. In this embodiment, wafers with a standard thickness can be used. Currently, standard wafer thicknesses are 725 microns for a 200mm wafer and 775 microns for a 300mm wafer. For most applications, the wafer is polished on both sides to improve the repeatability of the calibration standard.

Die Berechnung der Temperatur des Kalibrationswafers hängt von der Wellenlänge des Lichts, welches durch den Wafer durchgelassen wird, und der Dicke des Wafers ab. Im Hinblick darauf sollte die Dicke des Wafers mit einiger Genauigkeit bekannt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel kann es wünschenswert sein, eine Korrektur für Änderungen der Waferdicken vorzunehmen, welche bei Temperaturmessungen verwendet werden. Beispielsweise kann die Waferdicke gemessen werden, und diese Daten können in den Algorithmus eingegeben werden, welcher verwendet wird, um die Wafertemperatur zu bestimmen. Alternativ kann das System der vorliegenden Erfindung mit einem Instrument versehen werden, welches die Waferdicke mißt und diese Information zur Verwendung bei Temperaturmessungen automatisch beispielsweise zu der Steuerung 50 übermittelt. Das Waferdickeninstrument kann die Dicke des Wafers in der Wärmebehandlungskammer messen oder kann die Dicke des Wafers vor dem Einlegen des Wafers in die Kammer messen. Ein derartiges Instrument ist jedoch nicht notwendig, wenn der Kalibrationswafer derart hergestellt wird, daß Änderungen der Dicke vernachlässigbar sind.The calculation of the temperature of the calibration wafer depends on the wavelength of the light transmitted through the wafer and the thickness of the wafer. In view of this, the thickness of the wafer should be known with some accuracy. In one embodiment, it may be desirable to make a correction for changes in wafer thicknesses used in temperature measurements. For example, the wafer thickness may be measured, and this data may be input to the algorithm used to determine the wafer temperature. Alternatively, the system of the present invention may be provided with an instrument which measures the wafer thickness and this information for use in temperature measurements, for example automatically to the controller, for example 50 transmitted. The wafer thickness instrument may measure the thickness of the wafer in the heat treatment chamber or may measure the thickness of the wafer prior to placing the wafer in the chamber. However, such an instrument is not necessary if the calibration wafer is made such that changes in thickness are negligible.

Um die Reflexion von Licht, welches von der Kalibrierungslichtquelle 23 abgestrahlt wird, an dem Wafer zu unterdrücken, kann der Kalibrationswafer 14 bei einem Ausführungsbeispiel mit einer reflexionsdämpfenden Beschichtung beschichtet werden. Das Beschichten des Wafers mit einer reflexionsdämpfenden Beschichtung vermindert nicht nur die Menge des Lichts, welches an dem Wafer reflektiert wird, sondern vermindert auch die Wirkung der Interferenz, welche in dem Wafer erfolgt.To the reflection of light coming from the calibration light source 23 is radiated to suppress the wafer, the calibration wafer 14 be coated in one embodiment with a reflection-damping coating. Coating the wafer with a reflection-damping coating not only reduces the amount of light that is reflected on the wafer, but also reduces the effect of the interference that occurs in the wafer.

In den 6 und 7 sind zwei Ausführungsbeispiele eines Kalibrationswafers 14, welcher reflexionsdämpfende Beschichtungen enthält, dargestellt. In 6 ist eine einzige reflexionsdämpfende Beschichtung 70 auf der oberen Oberfläche des Kalibrationswafers 14 vorhanden. In 7 ist demgegenüber eine reflexionsdämpfende Beschichtung 70 auf der oberen Oberfläche des Wafers 14 angeordnet, während eine zweite reflexionsdämpfende Beschichtung 72 auf der Unterseite des Wafers angeordnet ist.In the 6 and 7 are two embodiments of a calibration wafer 14 which contains reflection-damping coatings. In 6 is a single reflection-damping coating 70 on the upper surface of the calibration wafer 14 available. In 7 In contrast, a reflection-damping coating 70 on the upper surface of the wafer 14 arranged while a second reflection-damping coating 72 is arranged on the underside of the wafer.

Wenn reflexionsdämpfende Beschichtungen auf den Wafer aufgetragen werden, kann die Reflexion von Licht bei der interessierenden Infrarotwellenlänge erheblich vermindert werden, und Interferenzeffekte werden unterdrückt. Die reflexionsdämpfende Beschichtung (bzw. Beschichtungen) bietet ferner einen Vorteil im Hinblick darauf, daß diese die Menge des Lichts, welches durch den Wafer durchgelassen wird, vergrößert, wobei dies die Genauigkeit der Durchlässigkeitsmessungen verbessert. When reflection-damping coatings are applied to the wafer, the reflection of light at the infrared wavelength of interest can be significantly reduced, and interference effects are suppressed. The reflection-damping coating (or coatings) also has an advantage in that it increases the amount of light transmitted through the wafer, thereby improving the accuracy of the transmission measurements.

Reflexionsdämpfende Beschichtungen können jedoch das Abstrahlungsvermögen des Wafers bei der Pyrometerwellenlänge des Pyrometers, welches kalibriert wird, beeinflussen. Bei Kalibrationen, welche bei hohen Temperaturen durchgeführt werden, bei welchen der Wafer bei der Pyrometerwellenlänge gewöhnlich lichtundurchlässig ist, kann es wünschenswert sein, lediglich eine Oberfläche des Wafers zu beschichten, wie in 6 dargestellt. Speziell kann die Oberfläche des Wafers, welche dem Pyrometer zugewandt ist, unbeschichtet bleiben, so daß die erwünschte Wirkung erzielt wird, ohne das Abstrahlungsvermögen bei der Pyrometerwellenlänge zu beeinflussen.However, reflection damping coatings can affect the emissivity of the wafer at the pyrometer wavelength of the pyrometer being calibrated. For calibrations performed at high temperatures where the wafer is usually opaque at the pyrometer wavelength, it may be desirable to coat only one surface of the wafer, as in FIG 6 shown. Specifically, the surface of the wafer facing the pyrometer can remain uncoated so that the desired effect is achieved without affecting the emissivity at the pyrometer wavelength.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäß Darstellung in 8 kann der Kalibrationswafer 14 nicht nur eine reflexionsdämpfende Beschichtung 70, sondern auch eine Beschichtung 74, welche ein bestimmtes Abstrahlungsvermögen aufweist, umfassen. Insbesondere wird die Temperaturmeßvorrichtung, welche in der Wärmebehandlungskammer enthalten ist, in vielen Situationen mit einer Gruppe von Wafern kalibriert, welche bei der Pyrometerwellenlänge unterschiedliche spektrale Abstrahlungswerte aufweisen. Wafer mit verschiedenen Abstrahlungswerten werden verwendet, um eine Korrektur für Abstrahlungswirkungen bei der Pyrometrie vorzunehmen und die Temperaturmessungen unabhängig von dem spektralen Abstrahlungsvermögen des Wafers zu machen. Infolgedessen können bei einigen Ausführungsbeispielen verschiedene Kalibrationswafer, welche spezielle Abstrahlungswerte aufweisen, gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.In another embodiment of the present invention as shown in FIG 8th can the calibration wafer 14 not just a reflection-damping coating 70 but also a coating 74 which has a certain radiating power. In particular, the temperature measuring device contained in the heat treatment chamber is calibrated in many situations with a group of wafers having different spectral emittance values at the pyrometer wavelength. Wafers with different radiation levels are used to correct for radiation effects in pyrometry and to make the temperature measurements independent of the spectral emittance of the wafer. As a result, in some embodiments, different calibration wafers having particular radiation values may be used in accordance with the present invention.

Generell kann jede geeignete reflexionsdämpfende Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Derartige Beschichtungen können beispielsweise aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder einer Kombination von beidem hergestellt werden. Derartige Materialien können ferner verwendet werden, um Beschichtungen auszubilden, welche ein bestimmtes Abstrahlungsvermögen aufweisen. Siliziumfilme können gleichfalls zu diesem Zweck verwendet werden. Siliziumfilme weisen einen großen Brechungsindex auf, welcher bei manchen Anwendungen nützlich sein kann. Die Beschichtungen 70 bzw. 74 gemäß Darstellung in 8 können ferner aus einem dielektrischen Film hergestellt werden. Der dielektrische Film kann ein mehrlagiger Film sein, welcher speziell darauf abgestimmt ist, bei der erwünschten Wellenlänge das geeignete Reflexionsvermögen und/oder Abstrahlungsvermögen aufzuweisen. Derartige Filme sind in der Technik bekannt und kommerziell erhältlich.In general, any suitable reflection-damping coating according to the present invention can be used. Such coatings can be made, for example, of silicon dioxide, silicon nitride, or a combination of both. Such materials may also be used to form coatings having a certain emissivity. Silicon films can also be used for this purpose. Silicon films have a high refractive index, which may be useful in some applications. The coatings 70 respectively. 74 as shown in 8th can also be made from a dielectric film. The dielectric film may be a multilayer film which is specifically tuned to have the appropriate reflectivity and / or emissivity at the desired wavelength. Such films are known in the art and commercially available.

Wenn vorhanden, kann die Beschichtung 70 bzw. 74 die Durchstrahlung des Infrarotlichts, welches durch die Kalibrierungslichtquelle 23 abgestrahlt wird, beeinflussen. Diese Änderungen können durch Berechnungen oder Messungen berücksichtigt und in den Algorithmus aufgenommen werden, welcher verwendet wird, um die Temperatur des Kalibrationswafers zu berechnen. Ferner ist es möglich, verschiedene Beschichtungsgestaltungen auszubilden, welche bei den Infrarotdurchstrahlungswellenlängen als reflexionsdämpfende Beschichtungen wirken und bei der Pyrometerwellenlänge als reflektierende bzw. reflexionsdämpfende Beschichtungen wirken.If present, the coating may be 70 respectively. 74 the transmission of the infrared light emitted by the calibration light source 23 is radiated, influence. These changes may be accounted for by calculations or measurements and included in the algorithm used to calculate the temperature of the calibration wafer. Furthermore, it is possible to form various coating designs which act as reflection-damping coatings at the infrared transmission wavelengths and which act as reflective or reflection-damping coatings at the pyrometer wavelength.

Außer dem möglichen Verbessern der Genauigkeit von Temperaturmessungen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, kann die Verwendung von reflexionsdämpfenden Beschichtungen und anderen Beschichtungstypen weitere Vorteile bieten. Beispielsweise ist es durch Wählen der optischen Eigenschaften der Beschichtungen auf dem Kalibrationswafer möglich, verschiedene Aspekte der Arbeitsweise des Temperaturmeßsystems zu prüfen und eine Diagnose der Natur des Problems zu liefern. Beispielsweise kann ein Test, welcher prüft, ob die optischen und elektrischen Pyrometereinrichtungen einwandfrei arbeiten, eine Waferrückseitenbeschichtung verwenden, welche bei den Pyrometerwellenlängen „schwarz“ ist, so daß das Signal bei dem Pyrometer nicht durch andere Aspekte der optischen Systemeinrichtungen beeinflußt wird, etwa durch Einflüsse, welche durch mehrfache Reflexionen zwischen dem Wafer und den Kammerwänden entstehen. Dies ist insbesondere nützlich, wenn das System eine Reflexionsverstärkung des Waferabstrahlungsvermögens verwendet, um zur Unabhängigkeit von dem Abstrahlungsvermögen beizutragen. In diesen Systemen spielt das Reflexionsvermögen des Hilfsreflektors, welcher zur Verstärkung des Abstrahlungsvermögens verwendet wird, eine Schlüsselrolle für die Arbeitsweise des Systems. Ein Test, welcher enthüllen kann, ob sich das Reflexionsvermögen der reflektierenden Platte verschlechtert hat, verwendet eine Beschichtung, welche bei der Pyrometerwellenlänge stark reflektierend ist, so daß mehrfache Reflexionen an der reflektierenden Platte auftreten. Diese Art eines Wafers kann ferner zum Prüfen, ob Korrektursysteme für das Abstrahlungsvermögen in jeder Art eines Systems funktionieren, nützlich sein. Diese Testtypen können verschiedene Problemtypen unterscheiden, ohne zu erfordern, daß die Kammer zur Begutachtung geöffnet wird.In addition to possibly improving the accuracy of temperature measurements made in accordance with the present invention, the use of anti-reflective coatings and other types of coatings may offer further advantages. For example, by choosing the optical properties of the coatings on the calibration wafer, it is possible to test various aspects of the operation of the temperature measurement system and to provide a diagnosis of the nature of the problem. For example, a test that checks whether the optical and electrical pyrometer devices are functioning properly may use a wafer back coating which is "black" at the pyrometer wavelengths so that the signal at the pyrometer will not be affected by other aspects of the optical system devices, such as by influences which are caused by multiple reflections between the wafer and the chamber walls. This is particularly useful when the system uses a reflection enhancement of the wafer emissivity to contribute to the independence of the emissivity. In these systems, the reflectivity of the auxiliary reflector, which is used to enhance the radiating power, plays a key role in the operation of the system. A test which can reveal if the reflectivity of the reflective plate has deteriorated uses a coating which is highly reflective at the pyrometer wavelength so that multiple reflections occur on the reflective plate. This type of wafer may also be used to check for correction systems for the radiating power in any kind of system will work, be useful. These test types can differentiate between different types of problems without requiring that the chamber be opened for inspection.

Beschichtungen, wie oben beschrieben, können ferner dazu beitragen, den Effekt fortschreitender wärmebedingter Verschlechterung der optischen Eigenschaften des Wafers aufgrund von Oxidation und Oberflächenaufrauhung zu vermindern. Infolgedessen können mehrere Wärmezyklen ohne Verschlechterung auf den Kalibrationswafer angewandt werden. Beispielsweise kann eine dünne Oxidschicht, wie etwa mit einer Dicke von weiniger als 30 Nanometer, die Siliziumoberfläche vor einer Heißätzung schützen, welche von einer aktiven Oxidation durch niedrige Konzentrationen von Sauerstoff und Wasserdampf in dem Umgebungsgas herrührt. Ein dünner Nitridfilm kann einem ähnlichen Zweck dienen. Die Filme können als obere Schichten in den Beschichtungsreihen, welche für reflexionsdämpfende Beschichtungen oder zum Ändern des spektralen Abstrahlungsvermögens, wie oben beschrieben, aufgenommen werden. Ferner kann durch Wählen von Oxidfilmen, welche weniger als etwa 30 Nanometer dick sind, der Einfluß des Films auf das Abstrahlungsvermögen des Wafers minimiert werden.Coatings as described above can further help to reduce the effect of progressive heat degradation of the optical properties of the wafer due to oxidation and surface roughening. As a result, multiple heat cycles can be applied to the calibration wafer without degradation. For example, a thin oxide layer, such as a thickness of less than 30 nanometers, may protect the silicon surface from hot etching resulting from active oxidation by low concentrations of oxygen and water vapor in the ambient gas. A thin nitride film can serve a similar purpose. The films can be included as top layers in the series of coatings used for anti-reflection coatings or for changing the spectral emissivity as described above. Furthermore, by choosing oxide films that are less than about 30 nanometers thick, the influence of the film on the radiating power of the wafer can be minimized.

Ferner sei bemerkt, daß außer dem Verwenden von Siliziumwafern als Kalibrationswafer auch verschiedene andere Typen von Wafern verwendet werden können. Generell kann der Kalibrationswafer aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt werden, welches eine temperaturabhängige Durchlässigkeit oder ein temperaturabhängiges Reflexionsspektrum aufweist. Beispielsweise kann der Kalibrationswafer auch aus Germanium, Siliziumkarbid, Galliumarsenid, Aluminiumarsenid, Indiumphosphid, Galliumphosphid, Galliumnitrid und Legierungen davon hergestellt werden. Tatsächlich können einige der obigen Materialien nützlich sein, um den Temperaturbereich für eine Durchstrahlung zu erweitern.It should also be appreciated that other than using silicon wafers as calibration wafers, various other types of wafers may be used. In general, the calibration wafer can be made of any suitable material having a temperature-dependent transmission or a temperature-dependent reflection spectrum. For example, the calibration wafer may also be made of germanium, silicon carbide, gallium arsenide, aluminum arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, gallium nitride, and alloys thereof. In fact, some of the above materials may be useful to extend the temperature range for radiation.

Im Hinblick auf eine Verwendung von Silizium für den Kalibrationswafer ist es bekannt, daß Silizium bei Temperaturen von weniger als etwa 850°C für Wafer mit Standarddicke gute Temperatur-Durchlässigkeits-Eigenschaften aufweist. Wie oben beschrieben, beginnt Silizium bei Temperaturen über 850°C jedoch, mehr Lichtenergie zu absorbieren, wodurch Temperaturmessungen erschwert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel können dünnere Wafer verwendet werden, um Temperaturmessungen gemäß der vorliegenden Erfindung auf höhere Temperaturen zu erweitern. Beispielsweise beträgt die vorhergesagte innere Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 1,5 Mikrometer für einen 250-Mikrometer-Wafer bei 950°C 0,012, wobei dies über 300 000 mal größer als die Durchlässigkeit für einen Wafer mit einer herkömmlichen Dicke von 725 Mikrometer ist. Durch Verwenden sehr dünner Wafer kann die Infrarotdurchlässigkeit auf höhere Temperaturen erweitert werden. Ferner beeinflußt das Verwenden dünner Wafer Temperaturmessungen, welche durch das Pyrometer vorgenommen werden, nicht, solange der Wafer für Strahlung bei der Wellenlänge des Pyrometers lichtundurchlässig bleibt.With respect to using silicon for the calibration wafer, it is known that silicon has good temperature transmission properties at temperatures less than about 850 ° C for standard thickness wafers. However, as described above, at temperatures above 850 ° C, silicon begins to absorb more light energy, making temperature measurements more difficult. In one embodiment, thinner wafers may be used to extend temperature measurements in accordance with the present invention to higher temperatures. For example, the predicted internal transmission at 1.5 micron wavelength for a 250 micron wafer at 950 ° C is 0.012, which is over 300,000 times greater than the transmission for a conventional 725 micron thickness wafer. By using very thin wafers, the infrared transmittance can be extended to higher temperatures. Furthermore, using thin wafers does not affect temperature measurements made by the pyrometer as long as the wafer remains opaque to radiation at the wavelength of the pyrometer.

Es können jedoch verschiedene praktische Probleme entstehen, wenn relativ dünne Wafer verwendet werden. Beispielsweise können sich die Wafer bei hohen Temperaturen unter ihrem Eigengewicht durchbiegen und sogar bleibend verformt werden. Die 9 bis 18 sind Beispiele verschiedener Ausführungsbeispiele von Kalibrationswafern, welche dünne Bereiche aufweisen, bei welchen diese Problemtypen minimiert werden können.However, various practical problems can arise when relatively thin wafers are used. For example, at high temperatures, the wafers may bend under their own weight and even be permanently deformed. The 9 to 18 are examples of various embodiments of calibration wafers having thin regions where these types of problems can be minimized.

Beispielsweise ist in 9 ein Kalibrationswafer 14 dargestellt, welcher einen dünnen Bereich für Durchstrahlungsmessungen aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt der Wafer 14 ein Loch bzw. einen Durchgang 80 an einem Ort, welcher sich in dem Sichtfeld bzw. nahe bei dem Sichtfeld des Lichtdetektors 42 und der Temperaturmeßvorrichtung bzw. des Pyrometers 27 befindet, welche bzw. welches kalibriert werden soll. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Siliziumelement 82, welches die erwünschte Dicke aufweist, an der Oberseite des Lochs 80 angeordnet. Die Dicke des Siliziumelements 82 kann beispielsweise weniger als etwa 300 Mikrometer, speziell weniger als etwa 200 Mikrometer und noch spezieller weniger als etwa 150 Mikrometer betragen. Durch Anordnen des Siliziumelements 82 über dem Loch 80, welches in dem Wafer 14 ausgebildet ist, kann ein Kalibrationswafer zur Verwendung in Wärmebehandlungskammern, welcher relativ fest ist, jedoch einen dünnen Abschnitt zur Verwendung beim Vornehmen von Messungen aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.For example, in 9 a calibration wafer 14 which has a thin area for transmission measurements. In this embodiment, the wafer comprises 14 a hole or a passage 80 at a location which is in the field of view or close to the field of view of the light detector 42 and the temperature measuring device or the pyrometer 27 which or which should be calibrated. In this embodiment, a silicon element 82 having the desired thickness at the top of the hole 80 arranged. The thickness of the silicon element 82 For example, it may be less than about 300 microns, especially less than about 200 microns, and more particularly less than about 150 microns. By arranging the silicon element 82 over the hole 80 which is in the wafer 14 is formed, a calibration wafer for use in heat treatment chambers, which is relatively strong but has a thin portion for use in making measurements, can be made in accordance with the present invention.

Das Siliziumelement 82 kann in Position über dem Loch 80 angeordnet und unter Verwendung verschiedener Verfahren an dem Wafer befestigt werden. Beispielsweise kann das Siliziumelement 82 bei einem Ausführungsbeispiel durch ein Haftverbindungsverfahren in Position angebracht werden. Es kann ein beliebiges Haftverbindungsverfahren verwendet werden, wie etwa anodisches oder thermisches Verbinden.The silicon element 82 can be in position over the hole 80 and attached to the wafer using various methods. For example, the silicon element 82 in one embodiment, being mounted in position by an adhesive bonding method. Any bonding method, such as anodic or thermal bonding, may be used.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann eine Haltekappe über dem Wafer angeordnet werden, um das Siliziumelement in Position zu halten. Das Halteglied kann aus Silizium, Siliziumkarbid, Siliziumdioxid (Quarz) oder Saphir hergestellt sein. Wenn die Haltekappe nicht transparent ist, kann es bei einigen Anwendungen notwendig sein, ein Loch bzw. einen Durchgang durch die Haltekappe anzubringen, welches bzw. welcher in Ausrichtung mit dem Siliziumelement angeordnet ist, um genaue Durchlässigkeitsmessungen vorzunehmen. Wird jedoch ein transparentes Material verwendet, wie etwa Quarz oder Saphir, so wird eine derartige Öffnung nicht benötigt. In an alternative embodiment, a retaining cap may be disposed over the wafer to hold the silicon element in position. The holding member may be made of silicon, silicon carbide, silicon dioxide (quartz) or sapphire. If the retainer cap is not transparent, in some applications it may be necessary to place a hole or passageway through the retainer cap which is disposed in alignment with the silicon element to make accurate transmission measurements. However, if a transparent material is used, such as quartz or sapphire, such an opening is not needed.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Siliziumelement 82 verschiedene Dicken aufweisen, um verschiedene Temperaturbereiche abzudecken. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann durch den veränderlichen Dickebereich ermöglicht werden, daß das System weniger Infrarotdurchstrahlungswellenlängen verwendet, um in einem breiteren Temperaturbereich zu kalibrieren. Ferner kann, wenn mehrere Pyrometer kalibriert werden sollen, der Kalibrationswafer 14 viele verschiedene Löcher bei den vielen verschiedenen Orten umfassen, wie in 13 dargestellt. Alternativ kann eine Gruppe verschiedener Kalibrationswafer verwendet werden, welche jeweils ein einziges oder einige Löcher bei ausgewählten Orten enthalten.In one embodiment, the silicon element 82 have different thicknesses to cover different temperature ranges. In this embodiment, the variable thickness range may allow the system to use fewer infrared transmission wavelengths to calibrate in a wider temperature range. Further, if multiple pyrometers are to be calibrated, the calibration wafer may be used 14 many different holes in the many different places include, as in 13 shown. Alternatively, a group of different calibration wafers may be used, each containing a single or a few holes at selected locations.

Wie in 10 dargestellt, kann der Kalibrationswafer 14 bei einem Ausführungsbeispiel eine Vertiefung 84 umfassen, welche einen Absatz zur Anordnung des dünnen Elements 82 enthält. Bei diesem Ausführungsbeispiel bleibt das dünne Element 82 während der Behandlung in Ausrichtung angeordnet und ist einfacher auf der Oberseite des Wafers anzuordnen.As in 10 shown, the calibration wafer 14 in one embodiment, a recess 84 comprising a paragraph for the arrangement of the thin element 82 contains. In this embodiment, the thin element remains 82 placed in alignment during treatment and is easier to place on top of the wafer.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann, anstatt ein Loch in dem Kalibrationswafer 14 auszubilden und das Loch sodann mit einem dünnen Element zu bedecken, ein dünner Bereich in dem Wafer durch Ausbilden einer Vertiefung 86 in dem Wafer ausgebildet werden, wie in den 11 und 12 dargestellt. Wie dargestellt, wird durch die Vertiefung 86 ein dünner Abschnitt 88 in dem Wafer 14 ausgebildet. Die Vertiefungen 86 können durch eine beliebige geeignete Verfahrensweise ausgebildet werden, wie etwa durch maschinelle Bearbeitung oder durch Ätzen. Wie in 14 dargestellt, weist die Vertiefung 86 bei einem Ausführungsbeispiel eine abgestufte Dicke auf, welche eine kegelstumpfförmige Gestalt bildet. Ferner können die Ecken auch gekrümmt sein. Die abgestufte Dicke und die gekrümmten Ecken vermindern Temperaturgefälle an den Kanten des dünnen Abschnitts, wodurch die Möglichkeit einer mechanischen Störung vermindert wird und Spannungen vermindert werden.In another embodiment, rather than a hole in the calibration wafer 14 and then cover the hole with a thin member, a thin area in the wafer by forming a depression 86 be formed in the wafer, as in the 11 and 12 shown. As shown, through the depression 86 a thin section 88 in the wafer 14 educated. The wells 86 may be formed by any suitable technique, such as by machining or by etching. As in 14 shown, has the recess 86 in one embodiment, a stepped thickness which forms a frusto-conical shape. Furthermore, the corners can also be curved. The stepped thickness and curved corners reduce temperature gradients at the edges of the thin section, thereby reducing the possibility of mechanical interference and reducing stress.

Wenn der Kalibrationswafer dünne Abschnitte umfaßt, besteht die Möglichkeit, daß sich beim Erwärmen Temperaturgefälle in dem Wafer entwickeln. Um die Wirkung von Unterschieden der Wärmestrahlungseigenschaften zwischen dem dünnen Abschnitt und dem Rest des Wafers zu vermindern, kann der Wafer eine Beschichtung umfassen. Die Beschichtung kann beispielsweise eine einzige Schicht oder eine mehrlagige Beschichtung sein. Die Beschichtung kann aus Materialien wie Siliziumdioxid, Silizium, Polysilizium und/oder Siliziumnitrid hergestellt sein. Die Beschichtung kann darauf abgestimmt sein, das Abstrahlungsvermögen und das Absorptionsvermögen der dünnen und dicken Abschnitte besser anzupassen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Beschichtung aus einer der oben beschriebenen reflexionsdämpfenden Beschichtungen hergestellt sein.When the calibration wafer comprises thin portions, there is a possibility that temperature gradients develop in the wafer upon heating. To reduce the effect of differences in thermal radiation properties between the thin portion and the remainder of the wafer, the wafer may include a coating. The coating may be, for example, a single layer or a multi-layer coating. The coating may be made of materials such as silicon dioxide, silicon, polysilicon and / or silicon nitride. The coating may be tuned to better match the radiation and absorbency of the thin and thick sections. In one embodiment, the coating may be made of any of the reflection-damping coatings described above.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Kalibrationswafer ein Füllelement umfassen, welches neben dem dünnen Abschnitt angeordnet ist, um die thermisch wirksamen Massenunterschiede zu vermindern. Das Füllelement kann beispielsweise aus Quarz oder Aluminiumoxid, wie etwa Saphir, hergestellt sein.In an alternative embodiment, the calibration wafer may comprise a filler disposed adjacent the thin section to reduce the thermal mass differences. The filling element may be made, for example, of quartz or alumina, such as sapphire.

Weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäß hergestellten Kalibrationswafers 14 sind in den 16, 17 und 18 dargestellt. Bei diesen Ausführungsbeispielen umfaßt der Kalibrationswafer 14 einen Lichtdurchstrahlungsbereich 90 welcher durch eine Vielzahl von Kanälen 92 definiert ist. Somit umfassen die Durchstrahlungsbereiche 90 dünne Bereiche und dicke Bereiche gemischt, wobei die dicken Bereiche die gleiche Dicke wie der Wafer selbst aufweisen. Die Kanäle 92 können lediglich durch einen Abschnitt der Dicke des Wafers verlaufen, wie in 16 dargestellt, oder können durch die gesamte Dicke des Wafers verlaufen, wie in den 17 und 18 dargestellt. In den 17 und 18 sind die dicken Bereiche 94 an einem dünnen Element 82 angebracht. Ferner ist in 18 das dünne Element 82 in einer Vertiefung 84 angeordnet, welche in dem Wafer 14 ausgebildet ist. Bei den Ausführungsbeispielen, welche in den 17 und 18 dargestellt sind, kann das dünne Element 82 beispielsweise durch ein Haftverbindungsverfahren an dem Wafer 14 angebracht werden.Further exemplary embodiments of a calibration wafer produced according to the invention 14 are in the 16 . 17 and 18 shown. In these embodiments, the calibration wafer comprises 14 a light transmission area 90 which through a variety of channels 92 is defined. Thus, the transmission ranges include 90 thin areas and thick areas mixed, the thick areas having the same thickness as the wafer itself. The channels 92 can only pass through a portion of the thickness of the wafer, as in FIG 16 shown, or may run through the entire thickness of the wafer, as in the 17 and 18 shown. In the 17 and 18 are the thick areas 94 on a thin element 82 appropriate. Furthermore, in 18 the thin element 82 in a depression 84 arranged in the wafer 14 is trained. In the embodiments which in the 17 and 18 are shown, the thin element 82 for example, by an adhesive bonding method on the wafer 14 be attached.

Bei den Ausführungsbeispielen, welche in den 16, 17 und 18 dargestellt sind, ist, wenn der Kalibrationswafer auf relativ hohe Temperaturen erwärmt wird, die Lichtdurchlässigkeit hauptsächlich durch die Kanäle 92 bestimmt. Daher stört die Anwesenheit der dicken Elemente 94 die Temperaturmessungen nicht. Dieses Ausführungsbeispiel des Kalibrationswafers bietet mehrere Vorteile. Beispielsweise können dadurch, daß die dünnen Bereiche schmal und mit den dicken Bereichen gemischt gehalten werden, Probleme von Temperaturgefällen in Seitenrichtung und thermischen Spannungen vermindert werden. Ferner kann es einfacher sein, ein Pyrometer, eine Kalibrierungslichtquelle oder einen Lichtdetektor in Ausrichtung mit dem Durchstrahlungsbereich 90 anzuordnen.In the embodiments which in the 16 . 17 and 18 are shown, when the calibration wafer is heated to relatively high temperatures, the light transmission is mainly through the channels 92 certainly. Therefore, the presence of the thick elements disturbs 94 the temperature measurements are not. This embodiment of the calibration wafer offers several advantages. For example, by keeping the thin portions narrow and mixed with the thick portions, problems of lateral side temperature gradients and thermal stresses can be reduced. Further, it may be simpler to use a pyrometer, a calibration light source, or a light detector in alignment with the transmission range 90 to arrange.

Wenn die Ausführungsbeispiele, welche in den 16 bis 18 dargestellt sind, aufgenommen werden, kann es bei einigen Anwendungen wünschenswert sein, das Verhältnis zwischen den dicken Bereichen und den dünnen Bereichen zu kennen, um bei Messungen eine Korrektur für die Anwesenheit der dicken Bereiche vorzunehmen. Dieses Verhältnis kann in einer beliebigen geeigneten Weise gemessen werden. Beispielsweise kann das Verhältnis unter Verwendung physikalischer Messungen bestimmt werden, oder es kann der durchgelassene Strahlungsfluß, wenn sich der Wafer in einem Strahlenweg befindet, durch optische Messungen mit dem ohne den Wafer verglichen werden. Die zuletzt genannte Messung kann bei einer beliebigen geeigneten Wellenlänge durchgeführt werden, bei welcher der dicke Bereich effektiv lichtundurchlässig ist. Die Bereiche können ferner mit hoher Genauigkeit im voraus hergestellt werden, beispielsweise durch Ausbilden davon unter Verwendung eines optischen Lithographieverfahrens oder einer anderen ähnlichen Technik. Die Verfahren mikromaschineller Bearbeitung können verwendet werden, um geeignete Strukturen zu erzeugen. Das Bestimmen der Dicke der dünnen Bereiche kann beispielsweise durch Durchführen einer Durchlässigkeitsmessung bei einer bekannten Temperatur bei einer geeigneten Wellenlänge erreicht werden.When the embodiments, which in the 16 to 18 In some applications, it may be desirable to know the relationship between the thick areas and the thin areas to correct for the presence of the thick areas during measurements. This ratio can be measured in any suitable manner. For example, the ratio may be determined using physical measurements, or the transmitted radiation flux, when the wafer is in a beam path, may be compared to that without the wafer by optical measurements. The latter measurement may be performed at any suitable wavelength at which the thick region is effectively opaque. The regions may be further prepared in advance with high accuracy, for example, by forming them using an optical lithography method or other similar technique. The methods of micromachining can be used to create suitable structures. The determination of the thickness of the thin regions can be achieved, for example, by conducting a transmission measurement at a known temperature at a suitable wavelength.

Es sei bemerkt, daß, wenn ein Durchstrahlungsbereich 90 ausgebildet wird, der Wafer mehrere Bereiche enthalten kann, wie in 14 dargestellt, oder einen einzigen Durchstrahlungsbereich enthalten kann, welcher den gesamten Wafer abdeckt, wie in 15 dargestellt.It should be noted that when a transmission area 90 is formed, the wafer may contain several areas, as in 14 or may include a single transmission area covering the entire wafer, as in FIG 15 shown.

Wenn der Kalibrationswafer aufgenommen wird, welcher in 17 bzw. 18 dargestellt ist, kann es günstiger sein, den Wafer derart auszurichten, daß das dünne Element 82 umgekehrt ausgerichtet wird, so daß das dünne Element dem Pyrometer, welches kalibriert wird, zugewandt ist. Diese Anordnung kann vorteilhaft sein, da das Pyrometer eine lichtundurchlässige, homogene Oberfläche anstatt einer Anordnung von Löchern erfaßt.When the calibration wafer is picked up, which in 17 respectively. 18 is shown, it may be cheaper to align the wafer so that the thin element 82 is reversed so that the thin element faces the pyrometer being calibrated. This arrangement may be advantageous because the pyrometer detects an opaque, homogeneous surface rather than an array of holes.

In 19 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kalibrationswafers 14 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt der Kalibrationswafer 14 eine dünne Siliziumschicht 100, welche auf der Oberseite eines transparenten Substrats 102 angeordnet ist. Beispielsweise kann das transparente Substrat aus Aluminiumoxynitrid, Spinell, Kieselglas oder Saphir bestehen. Das Ergebnis ist ein fester Kalibrationswafer, welcher die Wirkungsweise eines sehr dünnen Siliziummaterials aufweist.In 19 is another embodiment of a calibration wafer 14 shown. In this embodiment, the calibration wafer comprises 14 a thin silicon layer 100 which is on top of a transparent substrate 102 is arranged. For example, the transparent substrate may consist of aluminum oxynitride, spinel, silica or sapphire. The result is a solid calibration wafer that has the effect of a very thin silicon material.

Die Siliziumschicht 100 kann in einer Anzahl verschiedener Weisen auf dem transparenten Material angebracht werden. Beispielsweise kann die Siliziumschicht durch ein Haftverbindungsverfahren an dem transparenten Material angebracht werden, oder die Siliziumschicht kann durch Abscheidung auf der Oberseite des transparenten Materials ausgebildet werden.The silicon layer 100 can be mounted on the transparent material in a number of different ways. For example, the silicon layer may be attached to the transparent material by an adhesive bonding method, or the silicon layer may be formed by deposition on the top of the transparent material.

In 20 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kalibrationswafers 14 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt der Kalibrationswafer 14 eine dünne Siliziumschicht 100, welche auf der Oberseite eines Siliziumsubstrats 106 angeordnet ist. Die Siliziumschicht 100 ist durch eine Isolierschicht 104 von dem Siliziumsubstrat 106 isoliert. Die Isolierschicht 104 kann aus einem Oxid, wie etwa Siliziumdioxid, hergestellt sein. Wie dargestellt, umfaßt der Kalibrationswafer 14 ferner einen Durchstrahlungsbereich 90, welcher Kanäle 92 umfaßt, welche in dem Siliziumsubstrat 106 ausgebildet sind.In 20 is another embodiment of a calibration wafer 14 shown. In this embodiment, the calibration wafer comprises 14 a thin silicon layer 100 which are on top of a silicon substrate 106 is arranged. The silicon layer 100 is through an insulating layer 104 from the silicon substrate 106 isolated. The insulating layer 104 may be made of an oxide such as silicon dioxide. As illustrated, the calibration wafer comprises 14 also a transmission area 90 which channels 92 which is present in the silicon substrate 106 are formed.

In 21 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel eines Kalibrationswafers 14 wie das in 20 dargestellte dargestellt. In 21 sind die Kanäle 92 jedoch durch die Oxidschicht 104 hindurch ausgebildet.In 21 is a similar embodiment of a calibration wafer 14 like that in 20 shown represented. In 21 are the channels 92 however, through the oxide layer 104 formed through.

Bei den Ausführungsbeispielen, welche in den 16, 17, 18, 20 und 21 dargestellt sind, wirkt ein Siliziumwafer als Träger für die Durchstrahlungsbereiche 90. Anstatt aus Silizium hergestellt zu sein, kann das Trägersubstrat jedoch auch aus anderen Materialien hergestellt sein. Beispielsweise kann das Substrat bei einem Ausführungsbeispiel aus Siliziumkarbid hergestellt sein, wobei dies Vorteile im Hinblick auf Festigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, chemische Beständigkeit und mechanische Beständigkeit bietet.In the embodiments which in the 16 . 17 . 18 . 20 and 21 are shown, a silicon wafer acts as a carrier for the transmission regions 90 , However, instead of being made of silicon, the carrier substrate may also be made of other materials. For example, in one embodiment, the substrate may be made of silicon carbide, offering advantages in terms of strength, high thermal conductivity, chemical resistance, and mechanical resistance.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Kalibrationswafer lichtundurchlässige Bereiche, welche aus einem im wesentlichen lichtundurchlässigen Material hergestellt sind, und durchlässige Bereiche, welche beispielsweise aus Silizium hergestellt sind, umfassen. Dieser Typ eines Kalibrationswafers kann gut zur Verwendung bei Kalibrationen bei niedriger Temperatur geeignet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Pyrometer, welches kalibriert wird, geeignet angeordnet werden, um Wärmestrahlung zu erfassen, welche durch den Wafer in den lichtundurchlässigen Bereichen abgestrahlt wird. Die Durchlässigkeitsmessungen können jedoch in den durchlässigen Bereichen vorgenommen werden. In another embodiment of the present invention, the calibration wafer may comprise opaque areas made of a substantially opaque material and transmissive areas made of silicon, for example. This type of calibration wafer may be well suited for use in low temperature calibrations. In this embodiment, the pyrometer that is calibrated may be suitably arranged to detect heat radiation emitted by the wafer in the opaque regions. However, the permeability measurements can be made in the permeable areas.

Im wesentlichen lichtundurchlässige Materialien, welche verwendet werden können, um den Wafer zu konstruieren, umfassen Silizium, welches mit einem Material wie Bor, Arsen oder Phosphor dotiert ist. Weitere Beispiele im wesentlichen lichtundurchlässiger Materialien umfassen Metallfilme, wie etwa Titanfilme, Kobaltfilme, Nickelfilme und Wolframfilme, und Filme, welche aus Metallsiliciden, wie etwa Titansilicid, Kobaltsilicid, Nickelsilicid und Wolframsilicid hergestellt sind. Ferner können einige weitere leitfähige Materialien, wie etwa Titannitrid, verwendet werden.Substantially opaque materials that can be used to construct the wafer include silicon doped with a material such as boron, arsenic, or phosphorus. Other examples of substantially opaque materials include metal films such as titanium films, cobalt films, nickel films, and tungsten films, and films made from metal silicides such as titanium silicide, cobalt silicide, nickel silicide, and tungsten silicide. Further, some other conductive materials such as titanium nitride may be used.

Wie oben erwähnt, kann es bei einigen Anwendungen wünschenswert sein, das Verhältnis zwischen den dicken und den dünnen Bereichen der Durchstrahlungsbereiche 90 zu kennen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist es jedoch möglich, daß diese Information nicht benötigt wird, solange die dicken Bereiche bei der niedrigen Temperatur, welche bei dem Infrarotdurchstrahlungsverfahren zum Normieren des Signals verwendet wird, lichtundurchlässig sind. Diese Anordnung beseitigt die Notwendigkeit einer getrennten Messung, da das Verfahren selbstkorrigierend ist. Die Lichtundurchlässigkeit kann durch verschiedene Verfahren gemessen werden. Beispielsweise kann die Normierung des Signals bei einem Ausführungsbeispiel bei einer Temperatur erfolgen, für welche bekannt ist, daß die dicken Abschnitte lichtundurchlässig sind, die dünnen jedoch vollständig transparent sind. Alternativ kann eine Beschichtung auf den dicken Bereichen aufgetragen werden, wobei die Beschichtung bei der gewählten Prüfwellenlänge stark absorbierend oder stark reflektierend ist. Eine weitere Technik ist es, die dicken Bereiche stark zu dotieren, beispielsweise durch Ionenimplantation.As mentioned above, in some applications it may be desirable to have the ratio between the thick and the thin regions of the transmission regions 90 to know. In one embodiment, however, it is possible that this information is not needed as long as the thick areas at the low temperature used in the infrared transmission method to normalize the signal are opaque. This arrangement eliminates the need for separate measurement because the method is self-correcting. The opacity can be measured by various methods. For example, in one embodiment, the normalization of the signal may be at a temperature for which it is known that the thick portions are opaque but the thin ones are completely transparent. Alternatively, a coating may be applied to the thick areas, the coating being highly absorbent or highly reflective at the selected test wavelength. Another technique is to heavily dope the thick areas, for example by ion implantation.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Kalibrationswafer hauptsächlich aus einem Material hergestellt sein, welches bei der Normierungstemperatur lichtundurchlässig ist. Der Wafer kann dann eine dünne Beschichtung aus Silizium umfassen, ähnlich dem Wafer, welcher in 19 dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Trägerwafer aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, welches bei der interessierenden Wellenlänge lichtundurchlässig ist, wie etwa aus einem stark dotierten Material hergestellt.In one embodiment, the calibration wafer may be made primarily of a material that is opaque at the normalization temperature. The wafer may then comprise a thin coating of silicon, similar to the wafer used in 19 is shown. In this embodiment, the carrier wafer may be made of any suitable material that is opaque at the wavelength of interest, such as made from a heavily doped material.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können verschiedene Kalibrationswafer, welche aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, verwendet werden. Das Verwenden verschiedener Materialien kann es ermöglichen, mehr Messungen in einem breiteren Temperaturbereich vorzunehmen. Die anderen Materialien, welche verwendet werden können, umfassen Siliziumkarbid, Aluminiumnitrid, Galliumnitrid oder Galliumphosphid. Insbesondere kann ein Material zur Konstruktion des Kalibrationswafers verwendet werden, welches für die Infrarotdurchstrahlungswellenlänge transparent ist, bei der Pyrometerwellenlänge jedoch lichtundurchlässig ist.In another embodiment of the present invention, various calibration wafers made of different materials may be used. Using different materials may allow more measurements to be made over a wider temperature range. The other materials that may be used include silicon carbide, aluminum nitride, gallium nitride or gallium phosphide. In particular, a material may be used to construct the calibration wafer, which is transparent to the infrared transmission wavelength but opaque to the pyrometer wavelength.

Zu Darstellungszwecken ist unten eine Tabelle dargestellt, welche einige praktische Temperaturbereiche bei drei vorgeschlagenen Wellenlängen und drei vorgeschlagenen Waferdicken auflistet. Bei diesem Ausführungsbeispiel bedeutet die Überschrift „T niedrig“ eine praktische niedrigere Temperatur in dem Bereich für eine beliebige gegebene Kombination von Wellenlänge und Dicke, und die Überschrift „T hoch“ bedeutet die obere Temperaturgrenze für die gleiche Kombination. Die untere Temperaturgrenze wurde bei diesem Ausführungsbeispiel durch Vermindern der Temperaturempfindlichkeit festgelegt. Genauer bedeutet die untere Grenze die Temperatur, bei welcher sich das Lichtsignal nicht mehr um mindestens 0,1% von dessen Wert pro Änderung um 1°C (bezeichnet als sens(%/°C)); ändert. Demgegenüber wurde die obere Grenze bei einem Punkt festgelegt, bei welchem der Wafer sehr lichtundurchlässig wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel befand sich der hohe Temperaturbereich bei einem Punkt, bei welchem der Wafer Lichtenergie nicht mehr mit einem Durchlässigkeitsverhältnis von 10–8 (1 Teil von 100 000 000) durchließ. In der Tabelle ist dies durch „int trans“ gekennzeichnet. Die Wellenlängen 1310 nm und 1550 nm wurden gewählt, da diese für handelsübliche Lichtquellen günstig sind. Die Wellenlänge von 1200 nm war eine willkürliche Wahl. Waferdicke (Mikrometer) Wellenlänge (nm) 1200 1310 1550 T niedrig T hoch T niedrig T hoch T niedrig T hoch 725 T(°C) 125 600 360 745 415 885 int trans 0,96 9,283 × 10–09 0,943 1,08 × 10–08 0,95 1,29 × 10–08 sens(%/°C) 0,1 14 0,1 15,6 0,1 15,9 100 T(°C) 250 975 425 1060 560 1160 int trans 0,93 1,192 × 10–08 0,95 1,53 × 10–08 0,93 1,37 × 10–08 sens(%/°C) 0,1 7,9 0,1 9,1 0,1 10,8 60 T(°C) 300 1085 460 1165 600 1250 int trans 0,92 1,536 × 10–08 0,94 1,15 × 10–08 0,93 1,53 × 10–08 sens(%/°C) 0,1 7 0,1 8 0,1 9,5 For purposes of illustration, a table is presented below which lists some practical temperature ranges at three suggested wavelengths and three suggested wafer thicknesses. In this embodiment, the heading "T low" means a practical lower temperature in the range for any given combination of wavelength and thickness, and the heading "T high" means the upper temperature limit for the same combination. The lower temperature limit was set by decreasing the temperature sensitivity in this embodiment. More specifically, the lower limit means the temperature at which the light signal is no longer at least 0.1% of its value per change by 1 ° C (denoted as sens (% / ° C)); changes. On the other hand, the upper limit was set at a point where the wafer became very opaque. In this embodiment, the high temperature range was at a point where the wafer was no longer transmitting light energy at a transmittance ratio of 10 -8 (1 part of 100,000,000). In the table this is indicated by "int trans". The wavelengths 1310 nm and 1550 nm were chosen because they are favorable for commercial light sources. The wavelength of 1200 nm was an arbitrary choice. Wafer thickness (microns) Wavelength (nm) 1200 1310 1550 T low T up T low T up T low T up 725 T (° C) 125 600 360 745 415 885 int trans 0.96 9.283 × 10 -09 0.943 1.08 × 10 -08 0.95 1.29 × 10 -08 sens (% / ° C) 0.1 14 0.1 15.6 0.1 15.9 100 T (° C) 250 975 425 1060 560 1160 int trans 0.93 1,192 × 10 -08 0.95 1.53 × 10 -08 0.93 1.37 × 10 -08 sens (% / ° C) 0.1 7.9 0.1 9.1 0.1 10.8 60 T (° C) 300 1085 460 1165 600 1250 int trans 0.92 1.536 × 10 -08 0.94 1.15 × 10 -08 0.93 1.53 × 10 -08 sens (% / ° C) 0.1 7 0.1 8th 0.1 9.5

Kalibrationsverfahrencalibration

Im folgenden werden verschiedene Verfahren zum Ausführen des Ablaufs der vorliegenden Erfindung erörtert. Bei einem Ausführungsbeispiel wird beispielsweise ein ausgewählter Kalibrationswafer in die Wärmebehandlungskammer eingelegt. Sodann wird eine Kalibrationsvorschrift ausgeführt. Die Vorschrift bewirkt, daß der Wafer in einem vorbestimmten Zyklus zeitlicher Temperaturregelung erwärmt wird, während die erforderlichen Daten aufgenommen werden. Ein Algorithmus gemäß obiger Beschreibung interpretiert die Durchstrahlungsdaten im Hinblick auf die Wafertemperatur und berechnet Parameter, welche zur Korrektur des Pyrometersystems verwendet werden, so daß die Temperaturen, welche aus dem Pyrometersystem abgeleitet werden, zu denen passen, welche aus dem Infrarotdurchstrahlungssystem abgeleitet werden. Selbstverständlich kann das System außer für Pyrometer auch zum Kalibrieren anderer Temperaturmeßvorrichtungen verwendet werden.In the following, various methods for carrying out the operation of the present invention will be discussed. For example, in one embodiment, a selected calibration wafer is placed in the heat treatment chamber. Then a calibration procedure is carried out. The prescription causes the wafer to be heated in a predetermined cycle of temporal temperature control while the required data is being acquired. An algorithm as described above interprets the transmission data with respect to wafer temperature and calculates parameters used to correct the pyrometer system so that the temperatures derived from the pyrometer system match those derived from the infrared transmission system. Of course, the system can be used other than for pyrometers for calibrating other temperature measuring devices.

Eine typische Vorschrift kann einen Erwärmungszyklus oder mehrere Erwärmungszyklen umfassen, wobei der Wafer auf eine gegebene Temperatur erwärmt wird, welche durch das Pyrometersystem bestimmt ist, und dort für eine feste Zeitperiode gehalten wird, während Daten aufgenommen werden, bevor dieser auf eine zweite Temperatur erwärmt wird, und so weiter. Die Vorschrift deckt den Temperaturbereich ab, für welchen kalibriert werden soll. Die Vorschrift kann einen Teil für eine Temperatur umfassen, bei welcher die Durchlässigkeit des Wafers bekannt ist und bei welcher diese keine stark temperaturabhängige Funktion ist. Dieser Teil der Vorschrift ermöglicht es, daß das Infrarotsystem das Durchstrahlungssignal aufnimmt, welches verwendet wird, um die Signale zu normieren, so daß die Wirkungen von Änderungen der optischen Einrichtungen des Infrarotdurchlässigkeitsmeßsystems eliminiert werden können.A typical protocol may include a heating cycle or multiple heating cycles wherein the wafer is heated to a given temperature determined by the pyrometer system and held there for a fixed period of time while data is being taken before being heated to a second temperature , and so on. The regulation covers the temperature range for which calibration is to be carried out. The protocol may include a portion for a temperature at which the permeability of the wafer is known and in which it is not a highly temperature dependent function. This part of the regulation allows the infrared system to receive the transmission signal which is used to normalize the signals so that the effects of changes in the optical devices of the infrared transmission measuring system can be eliminated.

Wenn eine kohärente Lichtquelle verwendet wird, kann dieser Teil der Vorschrift ferner eine langsame Temperaturerhöhung bzw. -schwankung umfassen, welche mit bedeutenden Änderungen der optischen Weglängen durch den Wafer verbunden ist. Diese Änderungen ändern die Bedingungen für optische Interferenz zwischen den Lichtstrahlen, welche an der oberen und der unteren Oberfläche des Wafers reflektiert werden und führen daher zu einem schwankenden Durchstrahlungssignal. Das Datenaufnahmesystem kann diese Durchstrahlungsdaten sammeln und sodann zeitlich mitteln, so daß die Wirkung der Schwankungen vermindert wird. Dieser Ansatz kann für Stufen der Vorschrift nützlich sein, welche unter Bedingungen durchgeführt werden, bei welchen die Waferdurchlässigkeit hoch genug ist, daß mehrfache Reflexionen in dem Wafer einen Faktor bedeuten.Further, if a coherent light source is used, that portion of the protocol may include a slow temperature increase associated with significant changes in the optical path lengths through the wafer. These changes change the conditions for optical interference between the light beams which are reflected at the upper and lower surfaces of the wafer and therefore result in a fluctuating transmission signal. The data acquisition system can collect this transmission data and then time average, so that the effect of the fluctuations is reduced. This approach may be useful for stages of the protocol which are performed under conditions where the wafer permeability is high enough that multiple reflections in the wafer are a factor.

Ein alternativer Typ einer Vorschrift ist es, Daten während einer Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorschrift dynamisch zu sammeln. In diesem Fall muß die Temperaturänderungsgeschwindigkeit ausreichend langsam sein, damit eine vernachlässigbare Zeitverzögerung zwischen der Ausgabe der zwei Meßsysteme besteht, und ferner, damit eine angemessene Signalmittelung erfolgt, um experimentelles Rauschen zu vermindern. Bei diesem Ausführungsbeispiel sollte, wenn ein Wafer mit dünnen Abschnitten verwendet wird, die Wärmereaktion der dünnen Abschnitte in Verhältnis zu den dicken Abschnitten ähnlich sein.An alternative type of regulation is to dynamically collect data during a heating and / or cooling schedule. In this case, the rate of temperature change must be sufficiently slow for there to be a negligible time delay between the output of the two measuring systems, and also for adequate signal averaging to reduce experimental noise. In this embodiment, when a wafer having thin portions is used, the heat reaction of the thin portions should be similar in relation to the thick portions.

Es kann ferner bei einigen Anwendungen nützlich sein, eine Messung unter Verwendung des Durchstrahlungssystems durchzuführen, bevor der Kalibrationswafer in die Kammer eingelegt wird. Das Verhältnis des Signals, wenn sich der Wafer in Position befindet, verglichen zu dem ohne Wafer, liefert einen Schätzwert der Durchlässigkeit des Wafers. Die gemessene Durchlässigkeit des Wafers kann beispielsweise nützlich sein, um zu prüfen, ob der richtige Wafer eingelegt wurde, oder um die Verschlechterung des Wafers zu prüfen. Das Durchstrahlungssignalniveau, wenn kein Wafer vorhanden ist, ist gleichfalls ein nützlicher Indikator für den Zustand des optischen Systems für Durchlässigkeitsmessungen. It may also be useful in some applications to make a measurement using the radiographic system before placing the calibration wafer in the chamber. The ratio of the signal when the wafer is in position compared to that without wafer provides an estimate of the transmissivity of the wafer. For example, the measured transmission of the wafer may be useful to check whether the correct wafer has been inserted or to check the deterioration of the wafer. The transmission signal level, when no wafer is present, is also a useful indicator of the state of the optical system for transmission measurements.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel gegenüber dem obigen Verfahren kann mehr als ein Kalibrationswafer verwendet werden, welche jeweils automatisch in das Behandlungssystem eingelegt werden können. Die mehreren Kalibrationswafer können verschiedenen Zwecken dienen. Beispielsweise können verschiedene Wafer mit verschiedenen Kenngrößen in die Wärmekammer eingelegt werden, um eine angemessene Funktionsweise sowohl in einem hohen Temperaturbereich als auch in einem niedrigen Temperaturbereich zu ermöglichen. Beispielsweise können Wafer mit dünnen Bereichen für höhere Temperaturen verwendet werden. Ferner können die Wafer verschiedene Beschichtungen umfassen, um zu ermöglichen, daß die notwendigen Kalibrationen für das Pyrometersystem vom Abstrahlungsvermögen unabhängige Temperaturmessungen ergeben.In an alternative embodiment to the above method, more than one calibration wafer may be used, each of which may be automatically loaded into the treatment system. The multiple calibration wafers can serve different purposes. For example, different wafers having different characteristics may be placed in the heat chamber to allow for proper operation both in a high temperature range and in a low temperature range. For example, thin area wafers can be used for higher temperatures. Further, the wafers may include various coatings to allow the necessary calibrations for the pyrometer system to provide independent of radiating capability temperature measurements.

Bei einer Anwendung des Systems der vorliegenden Erfindung kann es wünschenswert sein, das Pyrometersystem lediglich bei einer oder einigen ausgewählten Temperaturen zu kalibrieren, um rasch nachzuweisen, daß das System einwandfrei arbeitet. In diesem Fall kann der Kalibrationswafer eingelegt werden und eine sehr einfache Vorschrift durchgeführt werden, beispielsweise Erwärmen auf eine Testtemperatur und Sammeln von Pyrometer- und Infrarotdurchstrahlungsdaten. Dieser Ablauf kann routinemäßig in vom Verwender bestimmten Intervallen durchgeführt werden. Die Daten, welche für diesen Ablauf erforderlich sind, können gesammelt werden, um jegliche Abweichungstendenz der Kenngrößen des Pyrometersystems zu verfolgen. Wenn eine merkliche Abweichung zwischen den Temperaturmeßvorrichtungen und der bestimmten Durchstrahlungstemperatur beobachtet wird, kann das System rekalibriert werden oder können Wartung oder Kammerreinigung erfolgen.In one application of the system of the present invention, it may be desirable to calibrate the pyrometer system only at one or a few selected temperatures to quickly demonstrate that the system is operating properly. In this case, the calibration wafer may be loaded and a very simple procedure performed, for example, heating to a test temperature and collecting pyrometer and infrared transmission data. This procedure may be routinely performed at user-specified intervals. The data required for this process can be collected to track any bias tendency of the pyrometer system characteristics. If a noticeable divergence between the temperature measuring devices and the particular radiant temperature is observed, the system may be recalibrated or may undergo maintenance or chamber cleaning.

Bei einigen Anwendungen kann das Durchlässigkeitsmeßsystem der vorliegenden Erfindung ferner während einer normalen Behandlung der Wafer betrieben werden. Speziell kann das System der vorliegenden Erfindung während einer normalen Behandlung der Wafer verwendet werden, wobei die Wafersubstratdotierung bekannt ist und der Wafer eine meßbare Infrarotstrahlungsmenge durchläßt. Beispielsweise kann die Ablaufsvorschrift durchgeführt werden, und während das Pyrometer Temperaturmessungen vornimmt, prüft ein Algorithmus die Meßwerte von dem Pyrometer im Vergleich zu denen der Infrarotdurchstrahlung. Wenn der Unterschied zwischen den Meßwerten eine bestimmte Grenze überschreitet, so kann dies ein Hinweis sein, daß ein Korrektureingriff erforderlich ist. Dieses Verfahren kann in einem Teil oder dem gesamten festgelegten Temperaturbereich bzw. der Vorschriftszeit ausgeführt werden.In some applications, the transmissivity measurement system of the present invention may also be operated during normal treatment of the wafers. Specifically, the system of the present invention may be used during normal wafer handling where wafer substrate doping is known and the wafer transmits a measurable amount of infrared radiation. For example, the procedure may be performed, and while the pyrometer is making temperature measurements, an algorithm tests the measurements from the pyrometer as compared to those from the infrared transmission. If the difference between the measured values exceeds a certain limit, this may be an indication that a corrective action is required. This procedure may be performed in part or all of the specified temperature range or time.

Tatsächlich kann, wenn genügend Informationen über den Wafer, welcher behandelt wird, bekannt sind, die Temperaturmeßvorrichtung in der Behandlungskammer kalibriert werden, während der echte Wafer behandelt wird. Die Kalibration kann beispielsweise in dem frühen Teil des Temperaturzyklus erfolgen, wobei sich der Wafer noch auf einer Temperatur befindet, welche niedrig genug ist, daß das Infrarotdurchstrahlungssystem angemessen funktioniert. Bei dieser Anwendung kann die Temperatur, welche aus der Infrarotdurchstrahlung abgeleitet wird, dazu dienen, den Schätzwert des Abstrahlungsvermögens des Wafers zu verbessern und daher die Genauigkeit des Pyrometers zu verbessern.In fact, if enough information about the wafer being processed is known, the temperature measuring device in the treatment chamber can be calibrated while the real wafer is being treated. For example, the calibration may be in the early part of the temperature cycle, with the wafer still at a temperature that is low enough for the infrared transmission system to function properly. In this application, the temperature derived from the infrared transmission may serve to improve the estimate of the radiating power of the wafer and therefore to improve the accuracy of the pyrometer.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Durchlässigkeitsmeßsystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Gleichmäßigkeit des Ablaufs zu überwachen. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt das System vorzugsweise mehrere Durchlässigkeitsmeßvorrichtungen, welche dazu dienen können, die Lichtdurchlässigkeit an verschiedenen Orten auf dem Wafer zu messen. Während einer normalen Behandlung des Wafers oder eines Testlaufs unter Verwendung eines speziellen Wafers kann das Durchlässigkeitsmeßsystem die Temperatur des Wafers bei den mehreren Orten verfolgen. Diese Information kann sodann verwendet werden, um zu prüfen und zu bestimmen, ob der Erwärmungszyklus, welcher für das System programmiert wurde, bei sämtlichen Orten, bei welchen eine Durchlässigkeitsmessung erfolgt, einwandfrei arbeitet. Genauer liefert das Durchlässigkeitsmeßsystem bei diesem Ausführungsbeispiel ein Echtzeitverfahren zum Nachweisen, daß die Erwärmungszyklen richtig eingestellt sind. Beispielsweise kann das Durchlässigkeitsmeßsystem das Temperaturverlaufsprofil eines Erwärmungszyklus bestimmen, wobei dies genauigkeitshalber Erwärmungs- und Abkühlungsgeschwindigkeiten umfaßt. Dadurch, daß die Erwärmungszyklen bei sämtlichen überwachten Orten innerhalb vorbestimmter Grenzen gehalten werden, wird die Gleichmäßigkeit des Ablaufs verbessert, gleichgültig, ob der Ablauf, welcher in der Kammer ausgeführt wird, das Glühen oder das Abscheiden von Materialien auf einem Wafer ist.In one embodiment, the transmissivity measurement system of the present invention may be used to monitor the evenness of the process. In this embodiment, the system preferably includes a plurality of transmission measuring devices which may serve to measure light transmission at various locations on the wafer. During normal wafer handling or a test run using a particular wafer, the transmission measurement system can track the temperature of the wafer at the multiple locations. This information can then be used to check and determine if the heating cycle programmed for the system is functioning properly at all locations where a permeability measurement is made. More specifically, in this embodiment, the transmission measurement system provides a real-time method for proving that the heating cycles are properly set. For example, the transmissivity measurement system may determine the temperature profile of a heating cycle, including, for accuracy, heating and cooling rates. By keeping the heating cycles within predetermined limits at all the monitored locations, uniformity of operation is improved, regardless of whether the operation performed in the chamber is annealing or deposition of materials on a wafer.

Im Prinzip kann das Heizsystem der Wärmebehandlungskammer unter Verwendung einer Rückführregelung ausgehend von der Temperatur, welche durch die Infrarotdurchlässigkeitsmessung der vorliegenden Erfindung in einem Regelungsmodus abgeleitet wird, geregelt werden. Dies kann in dem Fall nützlich sein, daß das Pyrometer vorher noch nie kalibriert wurde und dessen Messungen infolgedessen zu ungenau sind, um es zu ermöglichen, diese zum Regeln des Erwärmungszyklus zu verwenden.In principle, the heating system of the heat treatment chamber may be controlled using feedback control based on the temperature derived by the infrared transmission measurement of the present invention in a closed loop mode. This may be useful in the event that the pyrometer has never been calibrated before and its measurements are therefore too inaccurate to allow it to be used to control the heating cycle.

Außer einer Verwendung in einem Regelungszyklus kann das Infrarotdurchlässigkeitsmeßsystem der vorliegenden Erfindung ferner bei einem rückführungslosen Steuerungszyklus verwendet werden. Bei einem rückführungslosen Steuerungszyklus wird kein Rückführsignal verwendet, um die Lichtquellen zu regeln. Stattdessen werden die Lichtquellen geeignet vorprogrammiert, um einen bestimmten Erwärmungszyklus durchzuführen.Further, except for use in a control cycle, the infrared transmission transmittance measuring system of the present invention may be used in a no-feedback control cycle. In a no feedback control cycle, no feedback signal is used to control the light sources. Instead, the light sources are appropriately pre-programmed to perform a particular heating cycle.

Eine Verwendung des Durchlässigkeitsmeßsystems der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen der Temperatur von Wafern unabhängig von jeglichen anderen Temperaturmeßvorrichtungen ist besonders bei Temperaturen von weniger als etwa 800°C nützlich, bei welchen die meisten Wafer eine meßbare Infrarotstrahlungsmenge durchlassen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Durchstrahlungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Temperatur des Wafers, welcher behandelt wird, bei niedrigeren Temperaturen zu überwachen, während das normale Temperaturmeßsystem verwendet werden kann, um die Temperatur des Wafers bei höheren Temperaturen zu überwachen. Beispielsweise ist das Durchlässigkeitsmeßsystem bei diesem Ausführungsbeispiel besonders gut zur Verwendung in Verbindung mit Pyrometern geeignet, welche bei niedrigeren Temperaturen nicht entsprechend genau sind.Use of the transmissivity measuring system of the present invention to determine the temperature of wafers independently of any other temperature measuring device is particularly useful at temperatures less than about 800 ° C, at which most wafers transmit a measurable amount of infrared radiation. In this embodiment, the radiographic system of the present invention may be used to monitor the temperature of the wafer being treated at lower temperatures, while the normal temperature measurement system may be used to monitor the temperature of the wafer at higher temperatures. For example, in this embodiment the transmissivity measurement system is particularly well suited for use in conjunction with pyrometers which are not adequately accurate at lower temperatures.

Zuletzt kann eine vollständige Rückführregelung während des gesamten Behandlungszyklus ab Raumtemperatur aufwärts angewandt werden, wodurch die Notwendigkeit eines Heizblocks mit rückführungsloser Steuerung ausgeräumt wird, welcher normalerweise verwendet wird, um einen Wafer auf die Temperatur zu erwärmen, bei welcher eine Pyrometerregelung erfolgt. Dieses Ausführungsbeispiel kann Gesamtverfahrenssteuerung und -durchlauf verbessern, während der Aufwand, welcher zum Entwickeln von Vorschriften notwendig ist, vermindert wird. Ferner sollte bei Anwendungen, bei welchen die maximalen Behandlungstemperaturen niedriger als etwa 800°C sind, der gesamte Erwärmungszyklus durch das Durchlässigkeitsmeßsystem der vorliegenden Erfindung gesteuert werden.Lastly, full return control can be applied throughout the entire treatment cycle from room temperature upwards, eliminating the need for a hot block with open loop control, which is normally used to heat a wafer to the temperature at which pyrometer control occurs. This embodiment can improve overall process control and processing while reducing the effort required to develop regulations. Further, in applications where the maximum treatment temperatures are lower than about 800 ° C, the entire heating cycle should be controlled by the transmissivity measurement system of the present invention.

Die Anwesenheit eines örtlichen Durchlässigkeitsmeßsystems kann ferner verschiedene andere nützliche Informationen während der Behandlung von Wafern liefern. Beispielsweise ist das System der vorliegenden Erfindung ferner geeignet, Informationen darüber zu liefern, ob der Wafer, welcher behandelt wird, bei der interessierenden Temperatur lichtundurchlässig ist oder nicht. Diese Information kann verwendet werden, um automatisch eine optimale Temperaturmessung und Regelungsalgorithmen zum Behandeln von schwach dotierten, stark dotierten und metallisierten Wafern in optimalen Weisen, welche deren sehr unterschiedliche Energieabsorptionseigenschaften berücksichtigen, auszuwählen.The presence of a localized transmission measurement system may also provide various other useful information during the processing of wafers. For example, the system of the present invention is further adapted to provide information as to whether or not the wafer being treated is opaque at the temperature of interest. This information can be used to automatically select optimal temperature measurement and control algorithms for treating lightly doped, heavily doped and metallized wafers in optimal ways that take into account their very different energy absorption properties.

Claims (70)

Verfahren zum Kalibrieren einer Temperaturmeßvorrichtung (27), umfassend: Abstrahlen von Lichtenergie von einer Kalibrierungslichtquelle (23) auf einen Wafer (14), welcher aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist, während der Wafer (14) erwärmt wird; Erfassen der abgestrahlten Menge der Lichtenergie, welche durch den Wafer (14) durchgelassen wird; Bestimmen der Temperatur des Wafers (14) auf Basis der Menge der durchgelassenen Lichtenergie, welche erfaßt wird; und Kalibrieren der Temperaturmeßvorrichtung (27), welche die Temperatur des Wafers (14) auf Basis der Temperatur misst, welche anhand der Menge der Lichtenergie, welche durch den Wafer (14) durchgelassen wird, bestimmt wird.Method for calibrating a temperature measuring device ( 27 ), comprising: emitting light energy from a calibration light source ( 23 ) on a wafer ( 14 ), which is made of a semiconductor material, while the wafer ( 14 ) is heated; Detecting the radiated amount of light energy passing through the wafer ( 14 ) is allowed through; Determining the temperature of the wafer ( 14 ) based on the amount of transmitted light energy detected; and calibrating the temperature measuring device ( 27 ), which determines the temperature of the wafer ( 14 ) based on the temperature determined by the amount of light energy passing through the wafer ( 14 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: Bereitstellen einer Wärmebehandlungskammer (12), welche mindestens eine Temperaturmeßvorrichtung (27) zum Überwachen der Temperatur eines Halbleiterwafers enthält, welcher in der Kammer (12) angeordnet ist, wobei sich die Wärmebehandlungskammer (12) in Verbindung mit einer Heizvorrichtung (22) zum Erwärmen von Wafern (14), welche in der Kammer (12) enthalten sind, befindet, wobei die Kammer (12) ferner die Kalibrierungslichtquelle (23) umfaßt; und Anordnen des Kalibrationswafers (14) in der Wärmebehandlungskammer (12).The method of claim 1, comprising: providing a heat treatment chamber ( 12 ), which at least one temperature measuring device ( 27 ) for monitoring the temperature of a semiconductor wafer which is in the chamber ( 12 ), wherein the heat treatment chamber ( 12 ) in conjunction with a heating device ( 22 ) for heating wafers ( 14 ), which in the chamber ( 12 ), the chamber ( 12 ) the calibration light source ( 23 ); and Arranging the calibration wafer ( 14 ) in the heat treatment chamber ( 12 ). Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Heizvorrichtung (22) mindestens eine Lichtenergiequelle (24) umfaßt.Method according to claim 2, wherein the heating device ( 22 ) at least one light energy source ( 24 ). Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Heizvorrichtung (22) eine Suszeptorplatte (26) umfaßt. Method according to claim 2, wherein the heating device ( 22 ) a susceptor plate ( 26 ). Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Lichtenergie, welche durch den Kalibrationswafer (14) durchgelassen wird, bei einer vorbestimmten Wellenlänge erfaßt wird.Method according to claim 2, wherein the light energy generated by the calibration wafer ( 14 ) is detected at a predetermined wavelength. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die vorbestimmte Wellenlänge eine Wellenlänge von etwa 1 Mikrometer bis etwa 2 Mikrometer umfaßt.The method of claim 5, wherein the predetermined wavelength comprises a wavelength of about 1 micron to about 2 microns. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Kalibrationswafer (14) einen Siliziumwafer umfaßt.The method of claim 2, wherein the calibration wafer ( 14 ) comprises a silicon wafer. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Temperaturmeßvorrichtung (27) ein Pyrometer umfaßt.Method according to claim 2, wherein the temperature measuring device ( 27 ) comprises a pyrometer. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Menge der Lichtenergie, welche durch den Kalibrationswafer (14) durchgelassen wird, bei einem Ort auf dem Wafer (14) erfaßt wird, bei welchem die Dicke des Wafers (14) weniger als etwa 150 Mikrometer beträgt.Method according to claim 2, wherein the amount of light energy generated by the calibration wafer ( 14 ) is passed through at one location on the wafer ( 14 ), in which the thickness of the wafer ( 14 ) is less than about 150 microns. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Menge der Lichtenergie, welche durch den Kalibrationswafer (14) durchgelassen wird, bei einem Ort auf dem Wafer (14) erfaßt wird, bei welchem die Dicke des Wafers (14) vermindert wurde.Method according to claim 9, wherein the amount of light energy generated by the calibration wafer ( 14 ) is passed through at one location on the wafer ( 14 ), in which the thickness of the wafer ( 14 ) was reduced. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kalibrierungslichtquelle (23) einen Laser oder eine Leuchtdiode umfaßt.Method according to claim 2, wherein the calibration light source ( 23 ) comprises a laser or a light emitting diode. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kalibrierungslichtquelle (23) eine Superlumineszenz-Leuchtdiode umfaßt.Method according to claim 2, wherein the calibration light source ( 23 ) comprises a super-luminescent LED. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kalibrierungslichtquelle (23) einen Superfluoreszenzfaserlaser oder einen Halbleiterlaser umfaßt. Method according to claim 2, wherein the calibration light source ( 23 ) comprises a superfluorescent fiber laser or a semiconductor laser. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Lichtenergie, welche durch den Kalibrationswafer (14) durchgelassen wird, bei mehr als einer Wellenlänge erfaßt wird.Method according to claim 5, wherein the light energy generated by the calibration wafer ( 14 ) is detected at more than one wavelength. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Kalibrationswafer (14) einen Wafer (14) umfaßt, welcher mindestens einen dünnen Bereich aufweist, wobei der dünne Bereich eine erste Dicke aufweist, welche kleiner als eine zweite Dicke des Wafers (14) ist, wobei der dünne Bereich eine Dicke von weniger als etwa 150 Mikrometer aufweist.The method of claim 2, wherein the calibration wafer ( 14 ) a wafer ( 14 ), which has at least one thin region, the thin region having a first thickness which is smaller than a second thickness of the wafer (US Pat. 14 ), the thin region having a thickness of less than about 150 microns. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der dünne Bereich eine Dicke von weniger als etwa 100 Mikrometer aufweist.The method of claim 2, wherein the thin region has a thickness of less than about 100 micrometers. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Wafer (14) eine Vielzahl dünner Bereiche umfaßt.The method of claim 15, wherein the wafer ( 14 ) comprises a plurality of thin regions. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Kalibrationswafer (14) ferner eine Beschichtung (70, 72, 74) umfaßt, welche auf mindestens einer Seite des Wafers (14) angeordnet ist.The method of claim 15, wherein the calibration wafer ( 14 ) further comprises a coating ( 70 . 72 . 74 ), which on at least one side of the wafer ( 14 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Reflexionsvermögen der Beschichtung (70, 72, 74) bei einer bestimmten Wellenlänge kleiner als etwa 0,25 ist, wobei die bestimmte Wellenlänge zwischen etwa 1 Mikrometer und 2 Mikrometer liegt.The method of claim 18, wherein the reflectivity of the coating ( 70 . 72 . 74 ) at a particular wavelength is less than about 0.25 with the particular wavelength being between about 1 micron and 2 microns. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Wafer (14) eine Vielzahl von dünnen Bereichen umfaßt, welche in Gruppen zusammengefaßt angeordnet sind. The method of claim 15, wherein the wafer ( 14 ) comprises a plurality of thin regions arranged in groups. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Wafer (14) mehrere Orte umfaßt, bei welchen die Vielzahl dünner Bereiche in Gruppen zusammengefaßt angeordnet wurde.The method of claim 20, wherein the wafer ( 14 ) comprises a plurality of locations in which the plurality of thin areas has been grouped together. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der dünne Bereich eine maximale Längenausdehnung von mindestens 1 mm aufweist. The method of claim 15, wherein the thin region has a maximum elongation of at least 1 mm. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Kalibrationswafer (14) eine Öffnung (80) definiert, wobei der dünne Bereich ein dünnes Element (82) umfaßt, welches über der Öffnung (80) angeordnet ist, wobei der Kalibrationswafer (14) ferner eine Haltekappe umfaßt, welche auf einer Seite des Wafers (14) angeordnet ist, um das dünne Element (82) in Position zu halten.The method of claim 15, wherein the calibration wafer ( 14 ) an opening ( 80 ), wherein the thin region is a thin element ( 82 ), which over the opening ( 80 ), wherein the calibration wafer ( 14 ) further comprises a holding cap which on one side of the wafer ( 14 ) is arranged around the thin element ( 82 ) to hold in position. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Haltekappe ein Material umfaßt, welches bei einer bestimmten Wellenlänge, bei der die Lichtenergie, die durch den Kalibrationswafer (14) durchgelassen wird, erfaßt wird, transparent ist.A method according to claim 23, wherein the retaining cap comprises a material which, at a particular wavelength, at which the light energy passing through the calibration wafer ( 14 ), is detected, is transparent. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Kalibrationswafer (14) ferner ein Füllelement umfaßt, welches neben dem dünnen Bereich angeordnet ist, wobei das Füllmaterial aus einem Material hergestellt ist, welches für eine Lichtwellenlänge, bei welcher die Durchstrahlung erfaßt wird, transparent ist, wobei das Füllelement dazu dient, die thermisch wirksamen Massenunterschiede zwischen dem dünnen Bereich und dem Rest des Wafers (14) zu vermindern.The method of claim 15, wherein the calibration wafer ( 14 ) further comprising a filler disposed adjacent to said thin region, said filler being made of a material which is transparent to a wavelength of light at which said radiation is detected, said filling element serving to control the thermal mass differences between said light source thin area and the rest of the wafer ( 14 ). Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Füllelement aus Quarz oder Aluminiumoxid hergestellt ist.The method of claim 25, wherein the filler is made of quartz or alumina. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Menge der Lichtenergie, welche durch den Kalibrationswafer (14) durchgelassen wird, bei mehreren Wellenlängen erfaßt wird, wobei die erfaßte Lichtenergie bei den mehreren Wellenlängen verwendet wird, um die Temperatur des Kalibrationswafers (14) zu bestimmen.Method according to claim 2, wherein the amount of light energy generated by the calibration wafer ( 14 ) is detected at multiple wavelengths, the detected light energy at the plurality of wavelengths being used to determine the temperature of the calibration wafer (Fig. 14 ). Verfahren nach Anspruch 2, wobei sich die Wärmebehandlungskammer (12) in Verbindung mit einer ersten Kalibrierungslichtquelle (23) und einer zweiten Kalibrierungslichtquelle (23) befindet, wobei die erste Kalibrierungslichtquelle (23) eine inkohärente Lichtquelle umfaßt, die zweite Kalibrierungslichtquelle (23) eine kohärente Lichtquelle umfaßt, wobei die erste Kalibrierungslichtquelle (23) verwendet wird, um Durchlässigkeitsmessungen bei niedrigeren Temperaturen vorzunehmen und die zweite Kalibrierungslichtquelle (23) verwendet wird, um die Temperatur des Wafers (14) bei höheren Temperaturen in Verbindung mit den Durchlässigkeitsmessungen bei niedrigerer Temperatur zu bestimmen.Method according to claim 2, wherein the heat treatment chamber ( 12 ) in conjunction with a first calibration light source ( 23 ) and a second calibration light source ( 23 ), the first calibration light source ( 23 ) comprises an incoherent light source, the second calibration light source ( 23 ) comprises a coherent light source, the first calibration light source ( 23 ) is used to make transmission measurements at lower temperatures and the second calibration light source ( 23 ) is used to measure the temperature of the wafer ( 14 ) at higher temperatures in conjunction with the lower temperature transmission measurements. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Haltekappe nicht durchgehend über der Oberfläche des Wafers (14) verläuft, wobei sich die Haltekappe nicht an dem Ort auf dem Wafer (14) befindet, wo die Temperaturmeßvorrichtung (27) die Temperatur des Wafers (14) bestimmt.The method of claim 23, wherein the retaining cap is not continuously over the surface of the wafer ( 14 ), wherein the retaining cap is not at the location on the wafer ( 14 ), where the temperature measuring device ( 27 ) the temperature of the wafer ( 14 ) certainly. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Kalibrationswafer (14) eine Beschichtung (70, 72, 74) umfaßt, wobei die Beschichtung dazu dient, die Wirkungen von Unterschieden zwischen den dünnen Bereichen und dem Rest des Wafers (14) zu vermindern.The method of claim 15, wherein the calibration wafer ( 14 ) a coating ( 70 . 72 . 74 The coating serves to control the effects of differences between the thin regions and the remainder of the wafer. 14 ). Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Beschichtung (70, 72, 74) Silizium, Polysilizium, Siliziumnitrid oder Mischungen davon umfaßt.The method of claim 30, wherein the coating ( 70 . 72 . 74 ) Silicon, polysilicon, silicon nitride or mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Kalibrationswafer (14) einen Wafer (14) umfaßt, welcher aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt ist, wobei der Wafer (14) ferner Durchstrahlungsbereiche umfaßt, welche Silizium umfassen, wobei die Durchstrahlungsbereiche beschichtet sind, wo die Menge der durchgelassenen Lichtenergie erfaßt wird. The method of claim 2, wherein the calibration wafer ( 14 ) a wafer ( 14 ), which is made of an opaque material, wherein the wafer ( 14 ) further comprises transmission regions comprising silicon, the transmission regions being coated, where the amount of transmitted light energy is detected. Verfahren nach Anspruch 32, wobei das lichtundurchlässige Material dotiertes Silizium, ein Metall oder ein Silicid umfaßt.The method of claim 32, wherein the opaque material comprises doped silicon, a metal or a silicide. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die abgestrahlte Lichtenergie elektromagnetische Strahlung mit einer vorbestimmten Wellenlänge umfaßt.The method of claim 1, wherein the radiated light energy comprises electromagnetic radiation having a predetermined wavelength. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die vorbestimmte Wellenlänge eine Wellenlänge von etwa 1 Mikrometer bis etwa 2 Mikrometer umfaßt.The method of claim 34, wherein the predetermined wavelength comprises a wavelength of about 1 micron to about 2 microns. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperaturmeßvorrichtung (27) ein Pyrometer umfaßt. Method according to claim 1, wherein the temperature measuring device ( 27 ) comprises a pyrometer. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge der Lichtenergie, welche durch den Wafer (14) durchgelassen wird, bei einem Ort auf dem Wafer (14) erfaßt wird, bei welchem die Dicke des Wafers (14) weniger als etwa 150 Mikrometer beträgt.The method of claim 1, wherein the amount of light energy passing through the wafer ( 14 ) is passed through at one location on the wafer ( 14 ), in which the thickness of the wafer ( 14 ) is less than about 150 microns. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge der Lichtenergie, welche durch den Wafer (14) durchgelassen wird, bei einem Ort auf dem Wafer (14) erfaßt wird, bei welchem die Dicke des Wafers (14) in Verhältnis zu dem Rest des Wafers (14) vermindert wurde.The method of claim 1, wherein the amount of light energy passing through the wafer ( 14 ) is passed through at one location on the wafer ( 14 ), in which the thickness of the wafer ( 14 ) in relation to the remainder of the wafer ( 14 ) was reduced. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wafer (14) einen Siliziumwafer umfaßt.Method according to claim 1, wherein the wafer ( 14 ) comprises a silicon wafer. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wafer (14) mindestens einen dünnen Bereich umfaßt, welcher eine erste Dicke aufweist, welche kleiner als eine zweite Dicke des Wafers (14) ist, wobei der dünne Bereich eine Dicke von weniger als etwa 150 Mikrometer aufweist. Method according to claim 1, wherein the wafer ( 14 ) comprises at least one thin region having a first thickness which is smaller than a second thickness of the wafer (US Pat. 14 ), the thin region having a thickness of less than about 150 microns. Verfahren nach Anspruch 40, wobei der dünne Bereich eine Dicke von weniger als etwa 100 Mikrometer aufweist.The method of claim 40, wherein the thin region has a thickness of less than about 100 micrometers. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wafer (14) eine Beschichtung auf mindestens einer Seite des Wafers (14) aufweist.Method according to claim 1, wherein the wafer ( 14 ) a coating on at least one side of the wafer ( 14 ) having. Verfahren nach Anspruch 42, wobei die Beschichtung (70, 72, 74) bei einer bestimmten Wellenlänge ein Reflexionsvermögen von weniger als etwa 0,25 aufweist, wobei sich die bestimmte Wellenlänge zwischen etwa 1 Mikrometer und 2 Mikrometer befindet.The method of claim 42, wherein the coating ( 70 . 72 . 74 ) at a particular wavelength has a reflectivity of less than about 0.25, the particular wavelength being between about 1 micron and 2 microns. Verfahren nach Anspruch 40, wobei der Wafer (14) mindestens 2 Bereiche umfaßt.The method of claim 40, wherein the wafer ( 14 ) comprises at least 2 areas. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kalibrierungslichtquelle (23) eine kohärente Lichtquelle umfaßt, welche in geeigneter Verbindung mit einem optischen Element angeordnet ist, wobei das optische Element ein geschliffenes Glasmaterial umfaßt.Method according to claim 1, wherein the calibration light source ( 23 ) comprises a coherent light source which is arranged in suitable connection with an optical element, said optical element comprising a ground glass material. System (10) zum Kalibrieren einer Temperaturmeßvorrichtung (27) in Wärmebehandlungskammern (12), umfassend: eine Kammer (12), welche geeignet ist, Halbleiterwafer (14) aufzunehmen; eine Heizvorrichtung (22) in Verbindung mit der Kammer (12) zum Erwärmen eines Halbleiterwafers, welcher in der Kammer (12) enthalten ist; eine Temperaturmeßvorrichtung (27) zum Überwachen der Temperatur von Halbleiterwafern (14), welche in der Kammer (12) enthalten sind; einen Kalibrationswafer (14) zur Anordnung in der Kammer (12); eine Kalibrierungslichtquelle (23) zum Abstrahlen von Energie bei mindestens einer speziellen Wellenlänge auf den Kalibrationswafer (14); und einen Lichtdetektor (42), welcher geeignet angeordnet ist, um die Menge der Lichtenergie, welche durch den Wafer (14) durchgelassen wird, von der Kalibrierungslichtquelle (23) bei der speziellen Wellenlänge zu erfassen, wobei die Menge der erfaßten Lichtenergie verwendet wird, um die Temperaturmeßvorrichtung (27) zu kalibrieren.System ( 10 ) for calibrating a temperature measuring device ( 27 ) in heat treatment chambers ( 12 ), comprising: a chamber ( 12 ), which is suitable semiconductor wafers ( 14 ); a heating device ( 22 ) in conjunction with the Chamber ( 12 ) for heating a semiconductor wafer which is in the chamber ( 12 ) is included; a temperature measuring device ( 27 ) for monitoring the temperature of semiconductor wafers ( 14 ), which in the chamber ( 12 ) are included; a calibration wafer ( 14 ) for placement in the chamber ( 12 ); a calibration light source ( 23 ) for radiating energy at at least one specific wavelength onto the calibration wafer ( 14 ); and a light detector ( 42 ), which is suitably arranged to control the amount of light energy passing through the wafer ( 14 ) is passed from the calibration light source ( 23 ) at the specific wavelength, the amount of light energy detected being used to measure the temperature measuring device ( 27 ) to calibrate. System nach Anspruch 46, ferner umfassend eine Steuerung (50) in Verbindung mit dem Lichtdetektor (42) und der Temperaturmeßvorrichtung (27), wobei die Steuerung (50) geeignet konfiguriert ist, um Informationen von dem Lichtdetektor (42) zu empfangen und die Informationen danach zu verwenden, um die Temperaturmeßvorrichtung (27) zu kalibrieren.The system of claim 46, further comprising a controller ( 50 ) in conjunction with the light detector ( 42 ) and the temperature measuring device ( 27 ), whereby the controller ( 50 ) is configured to receive information from the light detector ( 42 ) and to use the information thereafter to heat the temperature measuring device ( 27 ) to calibrate. System nach Anspruch 46, wobei die Heizvorrichtung (22) mindestens eine Lichtenergiequelle (24) umfaßt.A system according to claim 46, wherein the heating device ( 22 ) at least one light energy source ( 24 ). System nach Anspruch 46, wobei die Heizvorrichtung (22) eine Suszeptorplatte (26) umfaßt.A system according to claim 46, wherein the heating device ( 22 ) a susceptor plate ( 26 ). System nach Anspruch 46, wobei der Lichtdetektor (42) einen Photosensor umfaßt.A system according to claim 46, wherein the light detector ( 42 ) comprises a photosensor. System nach Anspruch 46, wobei die Temperaturmeßvorrichtung (27) ein Pyrometer umfaßt.A system according to claim 46, wherein the temperature measuring device ( 27 ) comprises a pyrometer. System nach Anspruch 46, wobei der Lichtdetektor (42) geeignet abgestimmt ist, um die Lichtenergie zu erfassen, welche elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 1 Mikrometer bis etwa 2 Mikrometer umfaßt. A system according to claim 46, wherein the light detector ( 42 ) is adapted to detect the light energy comprising electromagnetic radiation having a wavelength of from about 1 micron to about 2 microns. System nach Anspruch 46, wobei die Kalibrierungslichtquelle (23) einen Laser, eine Leuchtdiode, eine Superlumineszenz-Leuchtdiode oder einen Superfluoreszenzfaserlaser umfaßt. A system according to claim 46, wherein the calibration light source ( 23 ) comprises a laser, a light emitting diode, a super luminescent light emitting diode or a superfluorescent fiber laser. Kalibrationswafer (14), welcher dazu vorgesehen ist, zum Kalibrieren von Temperaturmeßvorrichtungen (27) in Wärmebehandlungskammern (12) verwendet zu werden, wobei der Kalibrationswafer (14) umfaßt: einen Wafer (14) mit einem Durchmesser von mindestens 200 mm, wobei der Wafer (14) mindestens einen dünnen Bereich umfaßt, welcher eine erste Dicke aufweist, welche kleiner als eine zweite Dicke des Wafers (14) ist, wobei der dünne Bereich eine Dicke von weniger als 150 Mikrometer aufweist, wobei der dünne Bereich ein dünnes Materialstück (82) umfaßt, welches über einem Loch (80) angeordnet ist, welches durch den Wafer (14) definiert ist.Calibration wafer ( 14 ), which is intended for calibrating temperature measuring devices ( 27 ) in heat treatment chambers ( 12 ), the calibration wafer ( 14 ) comprises: a wafer ( 14 ) with a diameter of at least 200 mm, the wafer ( 14 ) comprises at least one thin region having a first thickness which is smaller than a second thickness of the wafer (US Pat. 14 ), wherein the thin region has a thickness of less than 150 microns, the thin region being a thin piece of material ( 82 ), which over a hole ( 80 ), which passes through the wafer ( 14 ) is defined. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der dünne Bereich eine Dicke von weniger als etwa 100 Mikrometer aufweist.The calibration wafer of claim 54, wherein the thin region has a thickness of less than about 100 micrometers. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der Wafer (14) mindestens zwei dünne Bereiche umfaßt.Calibration wafer according to claim 54, wherein the wafer ( 14 ) comprises at least two thin regions. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei die zweite Dicke des Wafers (14) mindestens 250 Mikrometer beträgt.Calibration wafer according to claim 54, wherein the second thickness of the wafer ( 14 ) is at least 250 microns. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der dünne Bereich eine maximale Längenausdehnung von mindestens 1 mm aufweist.The calibration wafer according to claim 54, wherein the thin region has a maximum elongation of at least 1 mm. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der spezifische Widerstand des dünnen Bereichs mindestens 0,01 Ωcm beträgt.The calibration wafer according to claim 54, wherein the specific resistance of the thin region is at least 0.01 Ωcm. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der dünne Bereich Silizium umfaßt.The calibration wafer of claim 54, wherein the thin region comprises silicon. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der Wafer (14) aus Silizium hergestellt ist. Calibration wafer according to claim 54, wherein the wafer ( 14 ) is made of silicon. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der Wafer (14) eine Beschichtung (70, 72, 74) auf mindestens einer Seite des Wafers (14) umfaßt.Calibration wafer according to claim 54, wherein the wafer ( 14 ) a coating ( 70 . 72 . 74 ) on at least one side of the wafer ( 14 ). Kalibrationswafer nach Anspruch 62, wobei das Reflexionsvermögen des Wafers (14) bei einer bestimmten Wellenlänge kleiner als etwa 0,25 ist, wobei sich die bestimmte Wellenlänge zwischen etwa 1 Mikrometer und 2 Mikrometer befindet.Calibration wafer according to claim 62, wherein the reflectivity of the wafer ( 14 ) at a particular wavelength is less than about 0.25 with the particular wavelength being between about 1 micron and 2 microns. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der dünne Bereich von Wänden umgeben ist, wobei die Wände eine geneigte Oberfläche aufweisen.The calibration wafer of claim 54, wherein the thin region is surrounded by walls, the walls having an inclined surface. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der Wafer (14) eine Vielzahl von dünnen Bereichen umfaßt, welche in Gruppen zusammengefaßt angeordnet sind.Calibration wafer according to claim 54, wherein the wafer ( 14 ) comprises a plurality of thin regions arranged in groups. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der Wafer (14) mehrere Orte umfaßt, bei welchen die Vielzahl dünner Bereiche in Gruppen zusammengefaßt angeordnet wurde.Calibration wafer according to claim 54, wherein the wafer ( 14 ) comprises a plurality of locations in which the plurality of thin areas has been grouped together. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der Kalibrationswafer (14) eine Öffnung (80) definiert, wobei der dünne Bereich ein dünnes Element (82) umfaßt, welches über der Öffnung (80) angeordnet ist, wobei der Kalibrationswafer (14) ferner eine Haltekappe umfaßt, welche auf einer Seite des Wafers (14) angeordnet ist, um das dünne Element in Position zu halten.Calibration wafer according to claim 54, wherein the calibration wafer ( 14 ) an opening ( 80 ), wherein the thin region is a thin element ( 82 ), which over the opening ( 80 ), wherein the calibration wafer ( 14 ) further comprises a holding cap which on one side of the wafer ( 14 ) is arranged to hold the thin element in position. Kalibrationswafer nach Anspruch 67, wobei die Haltekappe ein Material umfaßt, welches bei einer vorbestimmten Wellenlänge, bei der die Lichtenergie erfaßt wird, die durch den Kalibrationswafer (14) durchgelassen wird, transparent ist.The calibration wafer of claim 67, wherein the holding cap comprises a material which is exposed at a predetermined wavelength at which the light energy is detected by the calibration wafer (10). 14 ) is transparent. Kalibrationswafer nach Anspruch 54, wobei der Kalibrationswafer (14) ferner ein Füllelement umfaßt, welches neben dem dünnen Bereich angeordnet ist, wobei das Füllelement aus einem Material hergestellt ist, welches bei einer Wellenlänge, bei welcher die Durchstrahlung erfaßt wird, für Licht transparent ist. Calibration wafer according to claim 54, wherein the calibration wafer ( 14 ) further comprises a filling member disposed adjacent to the thin region, the filling member being made of a material which is transparent to light at a wavelength at which the transmission is detected. Kalibrationswafer nach Anspruch 69, wobei das Füllelement aus Quarz oder Aluminiumoxid hergestellt ist.The calibration wafer of claim 69, wherein the filler element is made of quartz or aluminum oxide.
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Families Citing this family (117)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6181390A (en) * 1984-09-28 1986-04-24 株式会社日立製作所 Leading-in crane
US6970644B2 (en) 2000-12-21 2005-11-29 Mattson Technology, Inc. Heating configuration for use in thermal processing chambers
US7015422B2 (en) 2000-12-21 2006-03-21 Mattson Technology, Inc. System and process for heating semiconductor wafers by optimizing absorption of electromagnetic energy
US6902622B2 (en) 2001-04-12 2005-06-07 Mattson Technology, Inc. Systems and methods for epitaxially depositing films on a semiconductor substrate
US7734439B2 (en) 2002-06-24 2010-06-08 Mattson Technology, Inc. System and process for calibrating pyrometers in thermal processing chambers
US7101812B2 (en) 2002-09-20 2006-09-05 Mattson Technology, Inc. Method of forming and/or modifying a dielectric film on a semiconductor surface
US6835914B2 (en) 2002-11-05 2004-12-28 Mattson Technology, Inc. Apparatus and method for reducing stray light in substrate processing chambers
GB0314788D0 (en) * 2003-06-25 2003-07-30 Rolls Royce Plc Component temperature measuring method
US7654596B2 (en) * 2003-06-27 2010-02-02 Mattson Technology, Inc. Endeffectors for handling semiconductor wafers
JP4955076B2 (en) * 2003-06-30 2012-06-20 大日本スクリーン製造株式会社 Optical energy absorption ratio measuring method, optical energy absorption ratio measuring apparatus and heat treatment apparatus
JP4675579B2 (en) * 2003-06-30 2011-04-27 大日本スクリーン製造株式会社 Optical energy absorption ratio measuring method, optical energy absorption ratio measuring apparatus and heat treatment apparatus
US7112763B2 (en) * 2004-10-26 2006-09-26 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for low temperature pyrometry useful for thermally processing silicon wafers
US20090053021A1 (en) * 2005-03-29 2009-02-26 Norichika Yamagishi Semiconductor manufacturing apparatus
US8152365B2 (en) * 2005-07-05 2012-04-10 Mattson Technology, Inc. Method and system for determining optical properties of semiconductor wafers
JP5283825B2 (en) 2006-01-25 2013-09-04 浜松ホトニクス株式会社 Thermal infrared detector
BE1017157A3 (en) 2006-06-02 2008-03-04 Flooring Ind Ltd FLOOR COVERING, FLOOR ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING FLOOR ELEMENTS.
US7543981B2 (en) 2006-06-29 2009-06-09 Mattson Technology, Inc. Methods for determining wafer temperature
US7946759B2 (en) 2007-02-16 2011-05-24 Applied Materials, Inc. Substrate temperature measurement by infrared transmission
US7977258B2 (en) * 2007-04-06 2011-07-12 Mattson Technology, Inc. Method and system for thermally processing a plurality of wafer-shaped objects
WO2008142747A1 (en) * 2007-05-16 2008-11-27 Canon Anelva Corporation Heat treatment apparatus
DE102007042779B4 (en) * 2007-09-07 2009-07-09 Mattson Thermal Products Gmbh Calibration substrate and method
US7976216B2 (en) 2007-12-20 2011-07-12 Mattson Technology, Inc. Determining the temperature of silicon at high temperatures
JP4263761B1 (en) * 2008-01-17 2009-05-13 トヨタ自動車株式会社 Depressurized heating apparatus, heating method thereof, and manufacturing method of electronic product
US8575521B2 (en) * 2008-04-01 2013-11-05 Mattson Technology, Inc. Monitoring witness structures for temperature control in RTP systems
US20090316749A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-24 Matthew Fenton Davis Substrate temperature measurement by infrared transmission in an etch process
US8452166B2 (en) * 2008-07-01 2013-05-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for measuring radiation energy during thermal processing
US8254767B2 (en) * 2008-08-29 2012-08-28 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for extended temperature pyrometry
CN101727118B (en) * 2008-10-22 2012-04-25 北京中科信电子装备有限公司 Rapid heat-treatment temperature measuring and controlling system and measuring and controlling method
US8147137B2 (en) * 2008-11-19 2012-04-03 Applied Materials, Inc. Pyrometry for substrate processing
WO2010073358A1 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 有限会社ワイ・システムズ Method and device for measuring temperature during deposition of semiconductor
US8282273B2 (en) * 2009-03-24 2012-10-09 K-Space Associates, Inc. Blackbody fitting for temperature determination
ATE543081T1 (en) * 2009-05-12 2012-02-15 Laytec Ag METHOD FOR CALIBRATION OF A PYROMETRE, METHOD FOR DETERMINING THE TEMPERATURE OF A SEMICONDUCTOR WAFER AND SYSTEM FOR DETERMINING THE TEMPERATURE OF A SEMICONDUCTOR WAFER
US8946635B2 (en) * 2009-12-31 2015-02-03 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. System and method for measuring radiant energy in gas turbine engines, components and rigs
GB2478590A (en) * 2010-03-12 2011-09-14 Precitec Optronik Gmbh Apparatus and method for monitoring a thickness of a silicon wafer
JP5575600B2 (en) * 2010-09-30 2014-08-20 東京エレクトロン株式会社 Temperature measuring method, storage medium, program
US8888360B2 (en) * 2010-12-30 2014-11-18 Veeco Instruments Inc. Methods and systems for in-situ pyrometer calibration
US8967860B2 (en) 2011-02-07 2015-03-03 Applied Materials, Inc. Low temperature measurement and control using low temperature pyrometry
JP5730638B2 (en) * 2011-03-28 2015-06-10 東京エレクトロン株式会社 Process chamber constituent member of substrate processing apparatus and temperature measuring method thereof
CN102738027B (en) * 2011-04-13 2015-04-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Thermal processing equipment and temperature calibration method thereof and temperature calibration apparatus thereof
US9046411B2 (en) 2011-11-14 2015-06-02 General Electric Company Optical sensor system for a gas turbine engine and method of operating the same
US9028135B1 (en) 2012-01-12 2015-05-12 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Pyrometer
JP5973731B2 (en) * 2012-01-13 2016-08-23 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and heater temperature control method
DE102012005428B4 (en) * 2012-03-16 2014-10-16 Centrotherm Photovoltaics Ag Device for determining the temperature of a substrate
WO2013148066A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Applied Materials, Inc. Laser noise elimination in transmission thermometry
WO2013176453A1 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 Ap Systems Inc. Apparatus for substrate treatment and method for operating the same
KR101432158B1 (en) 2012-05-24 2014-08-20 에이피시스템 주식회사 Apparatus for substrate treatment and method for operating the same
US9029739B2 (en) * 2012-05-30 2015-05-12 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for rapid thermal processing
US9200965B2 (en) 2012-06-26 2015-12-01 Veeco Instruments Inc. Temperature control for GaN based materials
US10677656B2 (en) 2012-12-31 2020-06-09 Flir Systems, Inc. Devices and methods for infrared reference pixels
US9606016B2 (en) * 2012-12-31 2017-03-28 Flir Systems, Inc. Devices and methods for determining vacuum pressure levels
US9599514B2 (en) 2013-01-24 2017-03-21 General Electric Company Multi-color pyrometry imaging system and method of operating the same
US9786529B2 (en) 2013-03-11 2017-10-10 Applied Materials, Inc. Pyrometry filter for thermal process chamber
US9721853B2 (en) * 2013-03-13 2017-08-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System and method for forming a semiconductor device
US9739666B2 (en) 2013-05-01 2017-08-22 Applied Materials, Inc. Model based lamp background filtration of stray radiation for pyrometry
US9356061B2 (en) * 2013-08-05 2016-05-31 Apple Inc. Image sensor with buried light shield and vertical gate
US10217615B2 (en) 2013-12-16 2019-02-26 Lam Research Corporation Plasma processing apparatus and component thereof including an optical fiber for determining a temperature thereof
ES2539408B2 (en) * 2013-12-27 2015-12-23 Instituto Nacional De Técnica Aeroespacial "Esteban Terradas" Autocalibrable infrared meter and self-calibration procedure of said meter
US9330955B2 (en) 2013-12-31 2016-05-03 Applied Materials, Inc. Support ring with masked edge
US20150221535A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 Andrew Nguyen Temperature measurement using silicon wafer reflection interference
US9435692B2 (en) * 2014-02-05 2016-09-06 Lam Research Corporation Calculating power input to an array of thermal control elements to achieve a two-dimensional temperature output
US9831111B2 (en) * 2014-02-12 2017-11-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for measurement of the thermal performance of an electrostatic wafer chuck
KR102199776B1 (en) * 2014-03-13 2021-01-07 에이피시스템 주식회사 Apparatus and method for measuring substrate temperature
US9212949B2 (en) * 2014-03-28 2015-12-15 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for temperature measurement and calibration of semiconductor workpieces using infrared
US10095286B2 (en) 2014-05-30 2018-10-09 Apple Inc. Thermally adaptive quality-of-service
US10203746B2 (en) 2014-05-30 2019-02-12 Apple Inc. Thermal mitigation using selective task modulation
US9664568B2 (en) * 2014-06-16 2017-05-30 Honeywell International Inc. Extended temperature mapping process of a furnace enclosure with multi-spectral image-capturing device
US9696210B2 (en) * 2014-06-16 2017-07-04 Honeywell International Inc. Extended temperature range mapping process of a furnace enclosure using various device settings
CN105441909B (en) * 2014-07-08 2018-06-26 中微半导体设备(上海)有限公司 A kind of system and method for detecting temperature and the MOCVD device equipped with the system
US10041842B2 (en) * 2014-11-06 2018-08-07 Applied Materials, Inc. Method for measuring temperature by refraction and change in velocity of waves with magnetic susceptibility
KR20160058499A (en) 2014-11-17 2016-05-25 삼성전자주식회사 Semiconductor device, and method and apparatus for fabricating the same
EP3023757B1 (en) * 2014-11-21 2019-04-03 SLM Solutions Group AG Pyrometric detection device, method for calibrating the same, and apparatus for producing three-dimensional work pieces
DE102014117388A1 (en) 2014-11-27 2016-06-02 Aixtron Se Method for calibrating a pyrometer arrangement of a CVD or PVD reactor
JP6418253B2 (en) * 2014-12-26 2018-11-07 富士電機株式会社 Heating / cooling equipment
JP6479525B2 (en) * 2015-03-27 2019-03-06 株式会社ニューフレアテクノロジー Film forming apparatus and temperature measuring method
EP3081921B1 (en) * 2015-04-16 2019-08-14 Heraeus Electro-Nite International N.V. Spectrometer calibration method
JP6552299B2 (en) * 2015-06-29 2019-07-31 東京エレクトロン株式会社 Heat treatment apparatus and temperature control method
WO2017019384A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Applied Materials, Inc. Rotating substrate laser anneal
CN105043555B (en) * 2015-09-18 2017-12-12 上海工程技术大学 A kind of method for calculating spectral emissivity and true temperature
US9964494B1 (en) * 2015-09-28 2018-05-08 U.S. Department Of Energy Thermally emissive sensing materials for chemical spectroscopy analysis
CN106856181B (en) * 2015-12-08 2019-10-25 上海新昇半导体科技有限公司 The method for monitoring base-plate temp uniformity
JP6587955B2 (en) * 2016-02-24 2019-10-09 株式会社Screenホールディングス Heat treatment equipment
US9783445B1 (en) * 2016-06-15 2017-10-10 Corning Incorporated Method, system, and equipment for glass material processing as a function of crystal state
US9933314B2 (en) 2016-06-30 2018-04-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Semiconductor workpiece temperature measurement system
DE102016117754B4 (en) * 2016-09-21 2019-03-21 Netzsch-Gerätebau GmbH Method for calibrating a device for the thermal analysis of samples
CN106595906B (en) * 2016-12-19 2023-07-21 广电计量检测(成都)有限公司 Lamp detection equipment calibrating device and method
US10763141B2 (en) * 2017-03-17 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Non-contact temperature calibration tool for a substrate support and method of using the same
JP7079569B2 (en) * 2017-04-21 2022-06-02 株式会社ニューフレアテクノロジー Inspection methods
SG10201705708YA (en) * 2017-05-26 2018-12-28 Applied Materials Inc Detector for low temperature transmission pyrometry
US10845249B2 (en) 2017-05-26 2020-11-24 Applied Materials, Inc. Continuous spectra transmission pyrometry
CN107505063B (en) * 2017-07-13 2019-07-12 北京航空航天大学 A kind of laser beam deviation means for correcting and method based on high frequency sinusoidal calibration light
TWI627423B (en) * 2017-07-14 2018-06-21 華騰國際科技股份有限公司 Electronic component critical testing condition control system and control method thereof
KR101883112B1 (en) * 2017-08-08 2018-07-30 주식회사 포스코 Inspection apparatus for thermometer
CN107588860B (en) * 2017-09-16 2019-10-15 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 A kind of fibre optical sensor fixing quality control method
CN107946204B (en) * 2017-11-15 2020-12-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Machine adjusting method of rapid thermal processing machine
CN111556966A (en) 2017-12-01 2020-08-18 Mks仪器公司 Multi-sensor gas sampling detection system for free radical gases and short-lived molecules and method of use
WO2019147405A1 (en) * 2018-01-23 2019-08-01 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for wafer temperature measurement
CN108598015B (en) * 2018-01-29 2021-01-01 德淮半导体有限公司 Heat treatment equipment and heat treatment method thereof
KR102367094B1 (en) * 2018-02-23 2022-02-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 EPI thickness adjustment by pulse or profile point heating
WO2019168655A1 (en) * 2018-02-28 2019-09-06 Applied Materials, Inc. Method for measuring a temperature
KR102030428B1 (en) 2018-03-28 2019-11-18 삼성전자주식회사 Calibrator of an optical emission spedctroscopy
US10573532B2 (en) * 2018-06-15 2020-02-25 Mattson Technology, Inc. Method for processing a workpiece using a multi-cycle thermal treatment process
US20200064198A1 (en) * 2018-08-22 2020-02-27 Mattson Technology, Inc. Systems And Methods For Thermal Processing And Temperature Measurement Of A Workpiece At Low Temperatures
US11545375B2 (en) * 2019-06-17 2023-01-03 Applied Materials, Inc. Hybrid control system for workpiece heating
KR102391974B1 (en) 2019-11-15 2022-04-27 세메스 주식회사 Temperature measurement device and substrate processing apparatus including the same
KR20210103956A (en) * 2020-02-13 2021-08-24 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. Substrate processing apparatus including light receiving device and calibration method of light receiving device
CN115461850A (en) 2020-02-28 2022-12-09 玛特森技术公司 Emission-based temperature measurement of a workpiece in a thermal processing system
JP2023520217A (en) * 2020-04-01 2023-05-16 ラム リサーチ コーポレーション Rapid and accurate temperature control for thermal etching
US11359972B2 (en) 2020-09-15 2022-06-14 Applied Materials, Inc. Temperature calibration with band gap absorption method
CN113471046B (en) 2020-12-14 2023-06-20 北京屹唐半导体科技股份有限公司 Workpiece processing apparatus having plasma processing system and thermal processing system
KR102523437B1 (en) * 2020-12-29 2023-04-18 세메스 주식회사 Apparatus and method for processing substrate
KR102467933B1 (en) * 2021-06-10 2022-11-16 경희대학교 산학협력단 Digital twin based temperature distribution estimating method and temperature distribution estimating apparatus
US20230086151A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-23 Applied Materials, Inc. In-situ calibration/optimization of emissivity settings in vacuum for temperature measurement
US20230392987A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 Applied Materials, Inc. Emissivity independence tuning
KR102616595B1 (en) 2022-11-02 2023-12-28 한국표준과학연구원 Thermocouple wafer calibration system and calibration method using the same
CN115452202B (en) * 2022-11-10 2023-01-31 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所 High-temperature thermocouple calibration method based on coherent anti-stokes Raman scattering spectrum
WO2024107965A1 (en) * 2022-11-17 2024-05-23 Lam Research Corporation Measurement of substrate temperature using optical transmission
CN115574982B (en) * 2022-11-21 2023-05-05 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 Temperature-sensitive paint calibration device and calibration method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5156461A (en) 1991-05-17 1992-10-20 Texas Instruments Incorporated Multi-point pyrometry with real-time surface emissivity compensation
US6160242A (en) 1998-06-08 2000-12-12 Steag Rtp Systems, Inc. Apparatus and process for measuring the temperature of semiconductor wafers in the presence of radiation absorbing gases
US6561694B1 (en) 1998-07-28 2003-05-13 Steag Rtp Systems Gmbh Method and device for calibrating measurements of temperatures independent of emissivity

Family Cites Families (89)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2792484A (en) 1951-12-19 1957-05-14 Gen Electric Temperature measuring and controlling apparatus
US5350899A (en) * 1992-04-15 1994-09-27 Hiroichi Ishikawa Semiconductor wafer temperature determination by optical measurement of wafer expansion in processing apparatus chamber
US4764026A (en) * 1986-07-07 1988-08-16 Varian Associates, Inc. Semiconductor wafer temperature measuring device and method
JPS63271127A (en) 1987-04-28 1988-11-09 Nikon Corp Measuring instrument for temperature of semiconductor substrate
JPS63166241A (en) 1986-12-27 1988-07-09 Nikon Corp Equipment for annealing semiconductor substrate
US4890245A (en) 1986-09-22 1989-12-26 Nikon Corporation Method for measuring temperature of semiconductor substrate and apparatus therefor
JPS6379339A (en) 1986-09-22 1988-04-09 Nikon Corp Method and apparatus for measuring temperature of semiconductor substrate
JPS63285428A (en) 1987-05-18 1988-11-22 Nikon Corp Temperature measuring apparatus for semiconductor substrate
US4841150A (en) 1987-12-28 1989-06-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Reflection technique for thermal mapping of semiconductors
US4890933A (en) 1988-02-17 1990-01-02 Itt Corporation Transmission method to determine and control the temperature of wafers or thin layers with special application to semiconductors
US5167452A (en) 1988-02-17 1992-12-01 Itt Corporation Transmission method to determine and control the temperature of wafers or thin layers with special application to semiconductors
US5098199A (en) 1988-02-17 1992-03-24 Itt Corporation Reflectance method to determine and control the temperature of thin layers or wafers and their surfaces with special application to semiconductors
US5258602A (en) 1988-02-17 1993-11-02 Itt Corporation Technique for precision temperature measurements of a semiconductor layer or wafer, based on its optical properties at selected wavelengths
US5170041A (en) 1988-02-17 1992-12-08 Itt Corporation Transmission method to determine and control the temperature of wafers or thin layers with special application to semiconductors
US4984902A (en) * 1989-04-13 1991-01-15 Peak Systems, Inc. Apparatus and method for compensating for errors in temperature measurement of semiconductor wafers during rapid thermal processing
US5229303A (en) * 1989-08-29 1993-07-20 At&T Bell Laboratories Device processing involving an optical interferometric thermometry using the change in refractive index to measure semiconductor wafer temperature
US5118200A (en) 1990-06-13 1992-06-02 Varian Associates, Inc. Method and apparatus for temperature measurements
US5208643A (en) 1990-10-05 1993-05-04 Varian Associates, Inc. Method of and apparatus for non-contact temperature measurement
US5102231A (en) 1991-01-29 1992-04-07 Texas Instruments Incorporated Semiconductor wafer temperature measurement system and method
US5508934A (en) 1991-05-17 1996-04-16 Texas Instruments Incorporated Multi-point semiconductor wafer fabrication process temperature control system
US5180226A (en) * 1991-10-30 1993-01-19 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for precise temperature measurement
US5467732A (en) 1991-12-13 1995-11-21 At&T Corp. Device processing involving an optical interferometric thermometry
US6082892A (en) 1992-05-29 2000-07-04 C.I. Systems Ltd. Temperature measuring method and apparatus
US5343146A (en) * 1992-10-05 1994-08-30 De Felsko Corporation Combination coating thickness gauge using a magnetic flux density sensor and an eddy current search coil
US5308161A (en) * 1993-02-11 1994-05-03 Quantum Logic Corporation Pyrometer apparatus for use in rapid thermal processing of semiconductor wafers
US5388909A (en) 1993-09-16 1995-02-14 Johnson; Shane R. Optical apparatus and method for measuring temperature of a substrate material with a temperature dependent band gap
KR100255961B1 (en) 1994-03-11 2000-05-01 아끼구사 나오유끼 Method and device for measuring physical quantity, method for fabricating semiconductor device, and method and device for measuring wavelength
US5683180A (en) 1994-09-13 1997-11-04 Hughes Aircraft Company Method for temperature measurement of semiconducting substrates having optically opaque overlayers
US5610529A (en) * 1995-04-28 1997-03-11 Cascade Microtech, Inc. Probe station having conductive coating added to thermal chuck insulator
US5830277A (en) * 1995-05-26 1998-11-03 Mattson Technology, Inc. Thermal processing system with supplemental resistive heater and shielded optical pyrometry
US5820942A (en) * 1996-12-20 1998-10-13 Ag Associates Process for depositing a material on a substrate using light energy
US5980637A (en) * 1996-12-20 1999-11-09 Steag Rtp Systems, Inc. System for depositing a material on a substrate using light energy
US6116779A (en) 1997-03-10 2000-09-12 Johnson; Shane R. Method for determining the temperature of semiconductor substrates from bandgap spectra
US5874711A (en) * 1997-04-17 1999-02-23 Ag Associates Apparatus and method for determining the temperature of a radiating surface
US5960158A (en) * 1997-07-11 1999-09-28 Ag Associates Apparatus and method for filtering light in a thermal processing chamber
US6027244A (en) * 1997-07-24 2000-02-22 Steag Rtp Systems, Inc. Apparatus for determining the temperature of a semi-transparent radiating body
US6075922A (en) * 1997-08-07 2000-06-13 Steag Rtp Systems, Inc. Process for preventing gas leaks in an atmospheric thermal processing chamber
US6074087A (en) 1997-09-04 2000-06-13 National Security Council Non-contact method for measuring the surface temperature distribution of a melt during growth of ionic crystals
EP1036407A1 (en) * 1997-11-03 2000-09-20 ASM America, Inc. Method of processing wafers with low mass support
US6222990B1 (en) * 1997-12-03 2001-04-24 Steag Rtp Systems Heating element for heating the edges of wafers in thermal processing chambers
EP0924500B1 (en) * 1997-12-08 2006-10-18 STEAG RTP Systems GmbH Method for the measurement of electromagnetic radiation
US5970382A (en) * 1998-01-26 1999-10-19 Ag Associates Process for forming coatings on semiconductor devices
US6174081B1 (en) 1998-01-30 2001-01-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Specular reflection optical bandgap thermometry
US6079874A (en) * 1998-02-05 2000-06-27 Applied Materials, Inc. Temperature probes for measuring substrate temperature
US6056434A (en) 1998-03-12 2000-05-02 Steag Rtp Systems, Inc. Apparatus and method for determining the temperature of objects in thermal processing chambers
US6204484B1 (en) * 1998-03-31 2001-03-20 Steag Rtp Systems, Inc. System for measuring the temperature of a semiconductor wafer during thermal processing
US6062729A (en) * 1998-03-31 2000-05-16 Lam Research Corporation Rapid IR transmission thermometry for wafer temperature sensing
JP3075254B2 (en) * 1998-04-02 2000-08-14 日本電気株式会社 Lamp annealing equipment
US5970214A (en) * 1998-05-14 1999-10-19 Ag Associates Heating device for semiconductor wafers
US5930456A (en) * 1998-05-14 1999-07-27 Ag Associates Heating device for semiconductor wafers
US6210484B1 (en) * 1998-09-09 2001-04-03 Steag Rtp Systems, Inc. Heating device containing a multi-lamp cone for heating semiconductor wafers
US6168311B1 (en) 1998-10-13 2001-01-02 Checkpoint Technologies Llc System and method for optically determining the temperature of a test object
US6310328B1 (en) 1998-12-10 2001-10-30 Mattson Technologies, Inc. Rapid thermal processing chamber for processing multiple wafers
US6771895B2 (en) * 1999-01-06 2004-08-03 Mattson Technology, Inc. Heating device for heating semiconductor wafers in thermal processing chambers
US6174651B1 (en) * 1999-01-14 2001-01-16 Steag Rtp Systems, Inc. Method for depositing atomized materials onto a substrate utilizing light exposure for heating
US6281141B1 (en) * 1999-02-08 2001-08-28 Steag Rtp Systems, Inc. Process for forming thin dielectric layers in semiconductor devices
US6200023B1 (en) * 1999-03-15 2001-03-13 Steag Rtp Systems, Inc. Method for determining the temperature in a thermal processing chamber
US6830942B1 (en) 1999-04-06 2004-12-14 Lucent Technologies Inc. Method for processing silicon workpieces using hybrid optical thermometer system
US6130415A (en) * 1999-04-22 2000-10-10 Applied Materials, Inc. Low temperature control of rapid thermal processes
US6293696B1 (en) * 1999-05-03 2001-09-25 Steag Rtp Systems, Inc. System and process for calibrating pyrometers in thermal processing chambers
US6158310A (en) 1999-05-24 2000-12-12 Textron Inc. Drive system having a strengthened drive system member for resisting torsional stresses
US6151446A (en) * 1999-07-06 2000-11-21 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for thermally processing substrates including a processor using multiple detection signals
JP2001053061A (en) * 1999-08-06 2001-02-23 Hitachi Ltd Dry etching method
US6403923B1 (en) * 1999-09-03 2002-06-11 Mattson Technology, Inc. System for controlling the temperature of a reflective substrate during rapid heating
US6359263B2 (en) * 1999-09-03 2002-03-19 Steag Rtp Systems, Inc. System for controlling the temperature of a reflective substrate during rapid heating
US6514876B1 (en) * 1999-09-07 2003-02-04 Steag Rtp Systems, Inc. Pre-metal dielectric rapid thermal processing for sub-micron technology
US20020009900A1 (en) 1999-12-21 2002-01-24 Tay Sing Pin Growth of ultrathin nitride on Si (100) by rapid thermal N2 treatment
US6891124B2 (en) 2000-01-05 2005-05-10 Tokyo Electron Limited Method of wafer band-edge measurement using transmission spectroscopy and a process for controlling the temperature uniformity of a wafer
US6647350B1 (en) * 2000-06-02 2003-11-11 Exactus, Inc. Radiometric temperature measurement system
CN100442454C (en) * 2000-09-19 2008-12-10 马特森技术公司 Method for forming dielectric film
US6679946B1 (en) 2000-09-27 2004-01-20 Optical Communication Products, Inc. Method and apparatus for controlling substrate temperature and layer thickness during film formation
AU2002218653A1 (en) 2000-10-13 2002-04-29 Tokyo Electron Limited Apparatus for measuring temperatures of a wafer using specular reflection spectroscopy
US7015422B2 (en) 2000-12-21 2006-03-21 Mattson Technology, Inc. System and process for heating semiconductor wafers by optimizing absorption of electromagnetic energy
US6970644B2 (en) * 2000-12-21 2005-11-29 Mattson Technology, Inc. Heating configuration for use in thermal processing chambers
US6559424B2 (en) * 2001-01-02 2003-05-06 Mattson Technology, Inc. Windows used in thermal processing chambers
US6770146B2 (en) 2001-02-02 2004-08-03 Mattson Technology, Inc. Method and system for rotating a semiconductor wafer in processing chambers
DE10296448T5 (en) 2001-03-20 2004-04-15 Mattson Technology Inc., Fremont A method of depositing a layer having a relatively high dielectric constant on a substrate
US6902622B2 (en) 2001-04-12 2005-06-07 Mattson Technology, Inc. Systems and methods for epitaxially depositing films on a semiconductor substrate
DE10119599A1 (en) 2001-04-21 2002-10-31 Bosch Gmbh Robert Method for determining temperatures on semiconductor components
US20020185053A1 (en) * 2001-05-24 2002-12-12 Lu Fei Method for calibrating nanotopographic measuring equipment
US7168160B2 (en) * 2001-12-21 2007-01-30 Formfactor, Inc. Method for mounting and heating a plurality of microelectronic components
US6515261B1 (en) 2002-03-06 2003-02-04 Applied Materials, Inc. Enhanced lift pin
US20030209326A1 (en) 2002-05-07 2003-11-13 Mattson Technology, Inc. Process and system for heating semiconductor substrates in a processing chamber containing a susceptor
US6875691B2 (en) 2002-06-21 2005-04-05 Mattson Technology, Inc. Temperature control sequence of electroless plating baths
US7734439B2 (en) * 2002-06-24 2010-06-08 Mattson Technology, Inc. System and process for calibrating pyrometers in thermal processing chambers
US6864108B1 (en) * 2003-10-20 2005-03-08 Texas Instruments Incorporated Measurement of wafer temperature in semiconductor processing chambers
US7112763B2 (en) * 2004-10-26 2006-09-26 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for low temperature pyrometry useful for thermally processing silicon wafers
US7543981B2 (en) 2006-06-29 2009-06-09 Mattson Technology, Inc. Methods for determining wafer temperature
US7976216B2 (en) 2007-12-20 2011-07-12 Mattson Technology, Inc. Determining the temperature of silicon at high temperatures

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5156461A (en) 1991-05-17 1992-10-20 Texas Instruments Incorporated Multi-point pyrometry with real-time surface emissivity compensation
US6160242A (en) 1998-06-08 2000-12-12 Steag Rtp Systems, Inc. Apparatus and process for measuring the temperature of semiconductor wafers in the presence of radiation absorbing gases
US6561694B1 (en) 1998-07-28 2003-05-13 Steag Rtp Systems Gmbh Method and device for calibrating measurements of temperatures independent of emissivity

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003245390A1 (en) 2004-01-06
KR20050014877A (en) 2005-02-07
TWI262568B (en) 2006-09-21
US20030236642A1 (en) 2003-12-25
US20100232470A1 (en) 2010-09-16
JP4368792B2 (en) 2009-11-18
WO2004001840A1 (en) 2003-12-31
JP2005530997A (en) 2005-10-13
CN1663039A (en) 2005-08-31
US20150092813A1 (en) 2015-04-02
CN100350584C (en) 2007-11-21
US20110216803A1 (en) 2011-09-08
US8296091B2 (en) 2012-10-23
US20130028286A1 (en) 2013-01-31
DE10392854T5 (en) 2005-07-14
US7734439B2 (en) 2010-06-08
US7957926B2 (en) 2011-06-07
KR101057853B1 (en) 2011-08-19
US10190915B2 (en) 2019-01-29
TW200403781A (en) 2004-03-01
US8918303B2 (en) 2014-12-23

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